具有學(xué)習(xí)能力的未來家居設(shè)計(jì)方法探究

摘 要：智能家居的概念上世紀(jì)就已經(jīng)提出，早期智能家居不具備學(xué)習(xí)能力，人工智能的發(fā)展使得機(jī)器學(xué)習(xí)成為可能，結(jié)合人工智能技術(shù)的智能家居具備自我學(xué)習(xí)等功能，通過收集、分析家居主人行為數(shù)據(jù)為主人提供個(gè)性化生活服務(wù)。

關(guān)鍵詞：智能家居；人工智能；物聯(lián)網(wǎng)

1.前言

現(xiàn)代社會(huì)，隨著科技發(fā)展，越來越多智能化產(chǎn)品的出現(xiàn)使得人們能夠從一些瑣事中解放出來，而家居智能化更進(jìn)一步解放了人們的雙手。想象一下，每次回家，室內(nèi)環(huán)境溫度已經(jīng)調(diào)好；洗澡的時(shí)候，浴缸提前已經(jīng)將水預(yù)熱；出門忘帶鑰匙，門禁系統(tǒng)對(duì)主人的多項(xiàng)身份數(shù)據(jù)識(shí)別檢測(cè)后，自動(dòng)為主人開門······智能家居就像是你私人定制的高級(jí)管家為你提前打理一切。

智能家居概念的起源甚早，但一直未有具體的建筑案例出現(xiàn)，直到1984年美國聯(lián)合科技公司將建筑設(shè)備信息化、整合化概念應(yīng)用于美國康乃迪克州哈特佛市的City Place Building時(shí)，才出現(xiàn)了首棟的智能型建筑。早期的智能家居僅停留于在線檢測(cè)階段，比如通過預(yù)約功能鍵提前開關(guān)電飯煲、洗衣機(jī)、空調(diào)等，它除了簡(jiǎn)單的控制外無法對(duì)主人的行為進(jìn)行預(yù)測(cè)，也不能對(duì)主人的生活習(xí)慣進(jìn)行學(xué)習(xí)，這樣的“智能家居”還遠(yuǎn)未達(dá)到真正“智能”的階段，要使得智能家居具有學(xué)習(xí)能力，對(duì)家里主人的生活習(xí)慣進(jìn)行預(yù)測(cè)，人工智能的發(fā)展為智能家居的學(xué)習(xí)提供了可能。基于人工智能學(xué)習(xí)能力構(gòu)建的未來家居才是真正的智能家居，它相對(duì)傳統(tǒng)的智能家居也更加節(jié)能環(huán)保、低碳高效。

2.未來“智能家”生活構(gòu)想

寒冷的冬天，累了一天，主人迷迷糊糊的走到家門口，不用費(fèi)勁周折翻找鑰匙，伴隨一聲親切的問候“歡迎回家”，智能防盜系統(tǒng)已根據(jù)主人的面貌、體重、聲音等身體特征自動(dòng)開門，房間里空調(diào)已打開，脫下外套走進(jìn)客廳，虛擬全景觸摸屏電視已播放主人最愛的電視節(jié)目；走進(jìn)浴室，發(fā)現(xiàn)浴缸里的水已經(jīng)加熱到合適的溫度；移步臥室，“智能家”系統(tǒng)根據(jù)主人的身體疲勞狀態(tài)，房間里的顯示屏?xí)@示推薦入睡時(shí)間，并對(duì)主人身體的健康狀態(tài)進(jìn)行提醒；入睡后根據(jù)身體疲勞狀態(tài)調(diào)整床的彈簧布局，保證入睡時(shí)的舒適度。當(dāng)清晨臨近起床時(shí)間時(shí)，智能床會(huì)在主人“淺睡眠”時(shí)間段喚醒主人；臥室音響設(shè)備自動(dòng)播放主人愛聽的“起床曲”，相應(yīng)的照明設(shè)備也會(huì)隨著主人進(jìn)入梳洗時(shí)自動(dòng)亮起，梳妝臺(tái)的透明鏡子上顯示主人此刻的體溫和一些健康數(shù)據(jù)，還有今天的天氣預(yù)報(bào)，鏡面上的攝像頭和相關(guān)傳感器對(duì)主人的皮膚進(jìn)行分析后，在一旁顯示出主人合適的皮膚保養(yǎng)方案，手指觸摸點(diǎn)擊，還能進(jìn)行化妝預(yù)覽【1】；廚房的煮咖啡器自動(dòng)煮水，等主人出來時(shí)就會(huì)有熱騰騰的咖啡等著；當(dāng)主人出門后，“智能家”系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)安全保衛(wèi)裝置。這一切好萊塢電影中的幻想情節(jié)在未來“智能家”生活中都有望實(shí)現(xiàn)。

3.設(shè)計(jì)方案的可行性探究

具有學(xué)習(xí)能力的未來“智能家”可以通過一個(gè)可穿戴設(shè)備作為數(shù)據(jù)核心節(jié)點(diǎn)，收集主人的相關(guān)信息，包括步數(shù)、心跳、體溫、位置、周邊環(huán)境溫濕度等等。當(dāng)穿戴設(shè)備進(jìn)入智能家居的檢測(cè)范圍后自動(dòng)與中央處理器交換數(shù)據(jù)，從而對(duì)主人的生活習(xí)慣進(jìn)行學(xué)習(xí)，了解主人什么時(shí)候起床、睡眠、洗澡、運(yùn)動(dòng)、及每天的活動(dòng)路線，提前規(guī)劃“智能家”里各個(gè)終端設(shè)備的工作。同時(shí)穿戴設(shè)備也可以與主人的智能手機(jī)通信，主人外出時(shí)，手機(jī)APP通過互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳回家里的智能家居系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)主人生活數(shù)據(jù)的隨時(shí)隨地更新和監(jiān)控學(xué)習(xí)。例如主人今天下午參加了公司的一場(chǎng)籃球賽，根據(jù)主人最近的運(yùn)動(dòng)統(tǒng)計(jì)，運(yùn)動(dòng)量較平時(shí)增加，極有可能會(huì)產(chǎn)生肌肉酸痛，而較高溫度的薰衣草精油泡澡可以緩解肌肉酸痛，于是“智能家”的浴缸提前加熱的洗澡水會(huì)比平常稍高幾度，并把平常主人愛用的保濕蘆薈精油換成薰衣草。

4.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法探究

“智能家”整個(gè)系統(tǒng)需要一個(gè)運(yùn)算速度足夠快的核心處理器，才能完成對(duì)實(shí)時(shí)采集到的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析、學(xué)習(xí)，建立主人行為習(xí)慣的模型，以便實(shí)時(shí)快速的控制智能家居的工作模式。

各傳感器采用搭載了ZigBee物聯(lián)網(wǎng)模塊的無線通訊傳感器【2】，可以通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相互通信進(jìn)行組網(wǎng)，也可以單獨(dú)作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)。既可以把數(shù)據(jù)單獨(dú)發(fā)給中央處理器，也可以通過附近的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)依次傳輸過去，能有效避免復(fù)雜的家庭環(huán)境造成的信號(hào)衰減，還能降低布置數(shù)據(jù)傳輸線路的成本，每個(gè)搭載了ZigBee物聯(lián)網(wǎng)模塊的傳感器構(gòu)成的節(jié)點(diǎn)不分主從，不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)節(jié)點(diǎn)損壞影而影響到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。

“智能家”所需外圍硬件可以通過ZigBee物聯(lián)網(wǎng)模塊與中央處理器傳輸數(shù)據(jù)，中央處理器事先通過對(duì)傳感器和穿戴設(shè)備采集到的大量數(shù)據(jù)，分析、學(xué)習(xí)、建立主人的生活行為習(xí)慣模型后，進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)，調(diào)用外圍硬件做出反應(yīng)，例如前面構(gòu)想設(shè)計(jì)的可以作為鏡子的特殊顯示屏、控制門開關(guān)的電機(jī)等等都是外圍硬件，外圍硬件與物聯(lián)網(wǎng)傳感器結(jié)合構(gòu)成一個(gè)模塊，可以隨時(shí)替換或拓展升級(jí)，不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。

5.結(jié)束語

結(jié)合人工智能技術(shù)的智能家居通過收集、分析家居主人行為數(shù)據(jù)，為主人提供個(gè)性化生活服務(wù)，相比傳統(tǒng)智能家居，能打造出更加智能、環(huán)保、舒適、節(jié)能的家居環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

[1]葉美靈.場(chǎng)景深度融合將成為人工智能新引擎 [J] 通信企業(yè)管理，2017（08）.

[2]徐振福.ZigBee技術(shù)在智能家居系統(tǒng)中的應(yīng)用研究Zigbee Technology in the Application of Smart Home [J] 中國科學(xué)院大學(xué)（工程管理與信息技術(shù)學(xué)院），2015（04）.

[3]苗少卿.基于云服務(wù)的智能家居系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)Research and Implementation of Smart Home System Based on Cloud Services.[J] 南京航空航天大學(xué)，2016（03）.

作者簡(jiǎn)介

張逸文（2000.8-），男，湖南人，漢族，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)生物技術(shù)方面學(xué)習(xí)興趣濃厚，具有較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力。

（作者單位：湖南廣益實(shí)驗(yàn)中學(xué)）