人工智能在互聯網家居通信領域的相關技術探究

張錦濤

（武清區天和城實驗中學，天津 301725）

1 引言

智能家居，又稱智能住宅，在國外常用Smart Home表示，是以住宅為平臺，基于物聯網技術，由硬件（智能家電、智能硬件、安防控制設備、家具等），軟件系統、云計算平臺構成的家居生態圈，通過收集、分析用戶行為數據為用戶提供個性化生活服務，使家居生活安全、舒適、節能、高效、便捷。智能家居技術起源于上世紀八十年代，電子設備的出現有效刺激了家庭自動化的發展，使得智能家居概念逐漸進入人們的視野。近年來隨著人工智能技術的發展，人們對智能家居加快與人工智能技術的融合應用，從而滿足多元化和品質化的生活需求充滿了期待。[1]

人工智能，即我們平時所說的AI，是一門設計者開發用來擴展人類智能思維的技術科學。自從人工智能被建立至今，各種智能系統理論體系、應用規劃已經逐漸豐富，已經在各項領域有了非常廣闊的應用和發展前景，甚至有專業人士曾稱，人工智能將是人類未來的容器。人工智能技術涵蓋廣泛，主要有感知層技術、網絡層技術以及人機交互技術等。人工智能技術如果能與智能家居搞好跨界融合，將較好實現人與家居產品及環境的完美和諧，這也是近年來智能家居行業能夠遠超其他行業快速發展的關鍵助推因素。從智能家居市場發展情況來看，2018年我國智能家居市場規模預計達到1334億元，同比增速將超過40%。但由于產品本身智能化程度低，多數產品是按既定程序完成任務，在主動感知和解決用戶需求、人機互動等方面體驗性差，智能服務內容和形式單一等，制約了智能家居行業的爆發式發展。隨著智能識別技術、智能機器人、人工智能技術及云計算等人工智能技術和相關產品的快速發展，適配硬件的智能化程度、深入場景體驗的個性化計算能力將大大增強，語音及視覺等人機交互技術在提升與智能家居產品交互體驗中的應用將更加廣泛，隨之更多更好的智能家居產品將會面世，“人工智能+智能家居”將給未來的家居生活帶來巨大的想象空間。[2]

2 典型人工智能技術

2.1 智能識別技術

智能語音系統，是一門將人的話語轉化為計算機語言的新型技術科學。與其他識別方式不同的是，智能語音技術的主要應用在識別說話人的語言內容而非說話者本身。現在智能語音識別技術已經相對準確、穩定，這預示著語音控制將會在智能家居領域得到廣泛應用。眾所周知，語音是人類獲取信息、傳達信息最重要也是最便捷的方式，在人機交互方面，通過智能語音進行控制也是最為便捷的。近來智能語音在家居領域的應用受到了龍頭企業的許多好評，只要用戶發出幾個簡單的指令，便可體驗到智能家居的多項功能。除了應用便捷廣泛的人機交互功能外，智能語音系統也在聲紋識別方面有很大進展。聲紋識別，也叫做說話人識別，大致分為說話人辨認和說話人確認兩大類。說話人辨認是從很多人的混雜語音中判斷其中某人的聲音，也就是我們常說的“多選一”問題；而說話人確認是通過判斷某人的聲紋來確定某段話的說話者。[3]無論是哪種技術，都需要說話人的聲模作為訓練依據，這個過程也是人工智能自主學習和訓練的過程。現在，像音樂播放、家電調節、家用燈的開閉，普通的智能家居產品基本上都可以通過語音交互的方式來實現其智能化。不僅如此，智能家居也做到了可以離線使用。雖然有些功能可能會因為沒有網絡而受到限制，但不用聯網的簡潔與高效也大大提高了便捷與便攜程度。我們都知道，人性化是智能家居系統的核心，智能語音系統的發展與應用，讓智能家居能更好地滿足人類對人性化的需求。[4]

2.2 智能機器人技術

智能機器人是一種通過中央處理器和傳感器做到按目的安排來進行工作的智能設備。根據智能程度的不同，可將其劃分為傳感型機器人、交互性機器人、自主型機器人等。至今為止，仍沒有一個統一的定義來描述智能機器人的概念。但絕大多數科學家認為智能機器人至少需要做到以下幾點：感覺要素、運動要素和思考要素。感覺要素是指機器人能夠感知認識到周圍環境的狀態，從而引發相關的程序元素；運動要素是指機器人接到中央處理器的信號之后，可以對外界做出有程序性的反應動作；思考要素是指處理器和傳感器傳遞通過感覺要素獲得的信息，使自身思考出應做出的系列反應性動作。在與智能家居結合的過程中，相比于傳統機器人的單一，智能機器人用自動避開障礙物、聲音的識別與圖像的感覺、皮膚感知、空間識別感知等功能使其較完善了獲得了類比于人類的停、說、讀、寫等能力。通過這些技術的支持，智能機器人在智能家居方面與人類的交互能力大大提高。不僅如此，智能機器人正式應用在家庭中以后，還可以與智能家居相關設備進行結合，使其在人機交互、傳感等方面的能力大大加強。在應用方面，智能機器人在居家領域的各個方面都擁有很廣闊的應用前景。以安全性為例，智能機器人所擁有的監控傳感等功能對防控竊賊、夜視監控等擁有很大的幫助效果。針對安全性，有關專家專門設計了一種新型安全防護型智能機器人。這種機器人擁有三百六十度的視野和高清紅外線監控裝置，可以全面的對家居的安全狀況進行較完備的保障。由于智能家居旨在為人類提供友好便捷的服務需求，所以智能機器人在科技巨頭的帶動下，持續進行技術開發與設備完備，已經邁入了千萬家的大門，為家居系統提供了許多市場。

2.3 物聯網技術

物聯網即為物物相連通的互聯網。這主要體現在兩個方面：第一點，物聯網是科技應用在物件上的延伸的互聯網，這也代表了它的基礎和核心就是互聯網；第二點，物聯網起源于互聯網，但它不僅限于互聯網，物聯網將其用戶端擴展到了物品和物品之間，讓其進行信息交流，這也就是我們常說的物物相息。物聯網通過智能感知、識別技術與普適計算等通信感知技術，廣泛應用于網絡的融合中，也因此被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮。過去幾年以來，物聯網在人工智能領域有了突飛猛進的發展，甚至有權威人士稱，這是在互聯網技術發展應用至普及之后的最大一次科技創新。有了紅外感應器、激光掃描器、電子信息處理器、RFID等技術的支持，物聯網可以將任何物品之前建立一種新型的互聯網，從而達到萬物互聯的目的。隨著人工智能在相關領域的發展，物聯網的廣泛應用也為智能家居提供了新概念和廣闊的發展空間，使其向著服務化更進一步。基于物聯網的智能家居，可以通過物聯網技術將家中的各家電等物品相聯通，使家居真正構成一個完備的系統，并使其智能化、系統化、完備化。其主要的設備裝置包括控制管理系統、終端、家庭網絡、外聯網絡、信息中心、家居傳感器等。基于物聯網的家居系統能使機械的人機交互方式更加和諧自然，也能使用戶頁面更加便捷、更有吸引力。和諧化人機交互方式的應用主要在于讓家中的各個智能家電能從自身所支持的屬性出發，進行方法與服務設計，為使用者提供便捷舒適的使用情景和積極的感知與反饋，能夠營造出一種人與智能自然交流的良好人機關系。通過物聯網，家電將不會只是一種接受命令并執行的生活用品或工具，而是成為了用戶家庭的一員，這樣用戶的體驗和智能家居的服務便形成了良性關系。便捷化用戶頁面主要是指通過使用合適的用戶頁面開發工具，來促進用戶界面的快速原型和開發的解決。這樣用戶可以通過查看手機短信等方式，來實現自由調控溫度等對家居物品的控制。所以說，通過物聯網技術來改善智能家居系統的交互問題，對為用戶創造便捷、綠色、積極、健康的家居生活環境具有重要意義。

2.4 云計算技術

云計算技術是以互聯網為基礎的相關服務的提高、使用和交付模式，經常會用到通過互聯網來帶來動態、虛擬化的資料。我們所說的“云”是互聯網的一種比喻說法。隨著人工智能技術在相關領域的發展，云計算也得到了充分的技術支持和數據支持。今天，云計算甚至可以讓你體驗每秒10萬億次的運算能力，有了這個嚇人的數字，計算機可以在預測天氣、模擬核爆炸等方面展開具體應用。用戶可以用電腦、筆記本、手機等設備接入數據中心，按自己的需求進行超高精確度的運算。在智能家居領域，云計算可以打破傳統家居系統化不足的局面，開啟精確化、高效化、一體化的新型智能家居體驗。基于云計算的智能家居系統，可以打破時間、空間等領域的限制，使其成為一個完全的系統，為用戶提供便捷的體驗并滿足用戶個性化的需求。

3 總結與展望

現代社會需要人工智能發展，人工智能已經成為社會發展進程的標志，智能家居作為與人生活最貼近的人工智能應用將會成為主流。從技術上講，人工智能中的計算智能、感知智能和認知智能等技術，將在智能家居領域得到充分重視和應用，同樣人們對智能家居的期望和智能家居行業發展也與人工智能技術自身發展呈正相關，正向激勵人工智能技術的提升。可以想象的出來，不久從感知到人機交互都將更為智能化，他們會幫助人與家居產品、環境建立更為和諧的關系。智能語音、視頻、虹膜、手勢等識別技術，將隨著在智能家居中的探索應用和不斷修正優化，智能識別功能越來越完善。物聯網在智能家居安防、遠程控制、智慧服務等方面的應用將不斷擴展，給家居硬件賦予更精確的感知，并將通過感知將硬件納入可支配、可控制網絡系統。云計算技術將能與家居生活相關的人的感受、硬件參數、環境變化等信息進行模糊化、智能化處理，對相關硬件做出指令，構建人、機、環境更為友好的家居生活系統。另外，隨著人工智能技術的發展，更多與之相關的智能家居新產品將如雨后春筍般快速問世，服務豐富我們的生活。比如智慧家居安防系統，將監控攝像頭、窗戶傳感器、紅外監測器、意外情況報警器等有效連接，能夠實時掌握室內情況，保障住宅安全；如智慧家居生態系統，依靠物聯網技術，根據用戶的使用習慣，實現對每個房間溫度、濕度、空氣清新度的遠程自動智能調控；如智能家居健康系統，依靠體重秤、運動手表、智能手環、智能馬桶等上面的傳感器，實時分析監測自身身體狀況，出現異常時一方面及時對自己進行提醒，同時通過遠程就醫系統，自動提請相關領域專家做出診療建議；如智能家居服務系統，將家居衛生清理、生活娛樂、互動教育等流程和功能賦予家居生活機器人，給予有序指令，讓智能機器人完成居家生活服務性工作，等等。另外，還會衍生出與智能家居相關的智能穿戴、智能交通等技術和產品。相信不久的將來，上述人工智能技術和產品將廣泛應用于智能家居領域，推動智能家居行業爆發式發展，智能家居將很快真正走進普通民眾的生活，改善人們的生活狀況，提升人們家居生活的舒適度和便捷性。