场景设计需求盘点 | 当你选择智能家居之前，一定要懂得这些！
人工智能AI (Artificial Intelligence)是能够和人一样进行感知、认知、决策、执行的人工程序或系统，而不是让机器只拥有计算能力。人工智能的巧妙就在于，它可以不断优化自己的算法，进而让计算能力指数级增长，借助于云端的服务器集群，以及行将普及的量子计算、生物计算，让机器越来越聪明。而人工智能的外在形式可以是无人驾驶汽车、无人机、家用机器人或者是我们常见的苹果Siri软件。我们做到了“从0到1”让计算机真正可以思维，未来我们将“从1到N”，让计算机的行为表现越发智能。
1956年Dartmouth会议参会者中有四名图灵奖得主，信息论创始人和一名诺贝尔奖得主，被公认为人工智能研究的出生典礼，到今年整整发展了六十年。
人工智能的三个阶段
六十年的时间，让人工智能走过了三个阶段，最早的是能存会算的计算智能阶段，仅仅局限于计算机的存储与运算的满足；发展到如今的能听会说、能看会认的感知智能，感知智能是通过传感器和算法感知世界，例如无人汽车与无人机的成熟发展；随着工业界掌握了目前人工智能的三大法宝——深度神经网络+大数据+涟漪效应，深度神经网络与大数据的结合成为当前主流路径后，基于互联网和移动互联网的“研究—工程—产品—用户”闭环优化加速了迭代优化进程，为第三阶段的能理解会思考的认知智能开打了大门，认知智能是能够对自然和人类世界进行认知。
从这三个阶段，我们也看到了IT产业的五次浪潮，看到了人机交互的硬件发展，从上世纪六十年代的大型机、上世纪七十年代的小型机、上世纪八十年代的个人电脑、上世纪九十年代的桌面互联网时代、本世纪最初十年的移动互联网时代、2014年后的移动穿戴式设备时代。未来的硬件属于无屏、移动、远场状态下，以语音为主，键盘、触摸等为辅的人机交互时代，也就是我们说的万物互联的时代。
名声大噪的AlphaGo
阿尔法围棋（AlphaGo）就是人工智能，但尚属弱人工智能，离计算机能够建立在非监督式的学习上，还仍需时日。但是其辉煌的战绩，刷新了人类对人工智能的新认识。2015年10月阿尔法围棋以5:0完胜欧洲围棋冠军、职业二段选手樊麾；2016年3月对战世界围棋冠军、职业九段选手李世石，并以4:1的总比分获胜。
阿尔法围棋（AlphaGo）的主要工作原理是“深度学习”。“深度学习”是指多层的人工神经网络和训练它的方法。一层神经网络会把大量矩阵数字作为输入，通过非线性激活方法取权重，再产生另一个数据集合作为输出。这就像生物神经大脑的工作机理一样，通过合适的矩阵数量，多层组织链接一起，形成神经网络“大脑”进行精准复杂的处理，就像人们识别物体标注图片一样。
Google人工智能围棋AlphaGo算法+IBM人工智能国际象棋Deep Blue算法，都显示出机器的智商也可以超越人类。但AlphaGo只是人工智能的冰山一角，它还不够智能，因为AlphaGo还不能观摩别人下棋就知道围棋这个概念、围棋的规则，并基于此去学习人类的做法进而学会下棋。AlphaGo还只是停留在“封闭规则”中展现出了自己的“超长智商”，它并未全面反映人工智能的进展。百年前人们第一次看电影见到屏幕上的火车，吓得四处溃散，倘若一直保持着对人工智能领域的关注，就不会对AlphaGo的胜出大惊小怪。
身边的人工智能
IBM：1997年IBM用深蓝计算机战胜了国际象棋冠军。与美国德克萨斯大学联合打造的“沃森”基于单机，并不联网，但能够进行大量的自然语言处理，并且回答各种人类问题。2011年，它在一档智力竞猜节目中战胜了人类。
微软：微软拥有类似于Cortana的人工智能助理，可以根据基于上下文的“长程情感对话能力”，Cortana具有自我学习能力，能够在与人类交互中变得越来越聪明。
Facebook：Facebook拥有三个人工智能实验室，其个人数字助手服务名为“M”，可代表用户执行一系列任务，比如购物、预约或赠送礼物等，它的社交搜索算法可以借助用户好友关系去过滤和进行排序，给用户最想要的搜索结果。
苹果：Siri的使用者可以通过声控、文字输入的方式，来搜寻餐厅、电影院等生活信息，同时也可以直接收看各项相关评论，甚至是直接订位、订票。另外它能够依据用户默认的居家地址或是所在位置来判断、过滤搜寻的结果。人机交互是Siri的特色，例如使用者如果在说出、输入的内容包括了‘喝了点’、‘家’这些字，不需要符合语法的人机交互相当人性化，Siri 则会判断为喝醉酒、要回家，并自动建议是否要帮忙叫出租车。
语音识别和语义识别的误区
识别语音许多公司都可以做，但识别之后还要理解语义，而人类的语义规则却是千变万化的。语音识别、手写识别等错误率保持每年30~50%相对下降。方言识别、人人之间语音转写、语音听写、纸笔试卷手写识别等等都在语音识别的研究范畴。但是仅仅是语音识别和语义识别还不能叫人工智能语音系统，因为这两个功能都可以通过庞大的数据库和巨大的人工录入工作来使前端性能表现得很好，最主要的是自学习、知识判断、自优化这几个重要的特性。这种深度学习不是简单的记录，而是抽取、拆分、判断、记录，利用搜索技术抓取各类网页、书籍、文献，然后学习里面的知识，最后为人类作出贡献，这种人工智能是未来的趋势。如何学习的更加聪明？对学习的方法进行优化比方说通过方法A优化了知识B生成新的知识C，发现知识C的用户满意率反而下降了，此时回头对方法A进行优化。
图像识别与表情判定的误区
作为人类我们都以拥有情感而自豪，这是我们和机器的一种本质上的区别。目前，图像识别的高歌猛进让人脸图像识别的错误率降至只有3%，情绪识别与人脸识别相同，同属计算机视觉的研究范畴，情绪识别也是人工智能的细支之一。
面部识别技术目前已经成熟，伴随着它的快速增长，“情绪分析“也得到了飞速的发展。目前的情绪识别技术已经可以融合几十张图片来构成一张真实的图片，即使你做鬼脸、戴眼镜、改变发型或者留胡子，都没法逃脱摄像头的法眼，而传统的图像识别很容易被骗过。
深度表情识别的分辨率已经可以达到97%，远远超过人类的辨识率，而且未来还会朝99%的目标努力，但这需要更好的算法。
智能家居中无处不在的智能系统
要知道，所有的智能活动都是反馈机制的结果，而这种反馈机制由机器模拟。智能家居中最熟悉的反馈控制例子是智能温控器，它将收集到的房间温度与期望的温度比较,并做出反应将加热器开大或关小，从而控制环境温度。我只是举例小小的温控器，机器人的智能程度是N个温控器的集合。
什么是智能机器人？
只是高级玩具或娱乐设备？能否通过手机APP来控制机器人？
家居智能机器人仅仅是专用的烤架清洗设备、扫地机器和辅助设备？
智能机器人提供陪伴服务和人机交互吗？长得像人吗？可以像朋友一样一起“散步”和“交谈”吗？
智能机器人有特殊的部位吗？例如配有智能手套但是人无法直接触摸？
可以像无人机或者智能汽车一样帮人搬东西或者运人吗？
家庭机器人的基本设计要素
机器人的设计要给人类好的互动体验感，设计的细节要考虑到人的因素，例如行走轮的个数，行走轮虽然三个比较稳定，但是设计成两个更像人的脚，例如Double robot的设计；又例如机器人的体积，宽窄度决定了它能在家庭狭窄范围内可通过的空间数，最好的证明就是小个子且低矮的扫地机器人更加灵活，对于主人远程操作也更加方便。
国际机器人联合会（IFR）预测近几年，中、美、德、韩、日的机器人供应量将达到全球市场份额的7成，而且基本用在汽车与电子制造上。近5年，美国的机器人需求量以每年11%进度增长，而中国的需求量迅猛，达到60%的增长率。现在的机器人主要是提供吸尘、清扫、割草、娱乐和休闲等功能，在老年和障碍援助的增长需求也非常迅速。
Pepper机器人（日本软银）
Pepper是一个身高有4英尺的机器人，它拥有一个由三个滚轮所组成的旋转底座，拥有设计十分简洁的手臂，而且每一根手指都能灵活运动。
Pepper对于语音识别可以理解70%~80%的自然对话，Pepper在它的胸口位置配备了一台平板电脑，Pepper会在说话时，再通过屏幕来进一步阐明观点。不过，Pepper的不足之处在于当用户跟Pepper机器人说话时，它的听力并不是很好，因此如果用户希望Pepper对你的问题作出回应，你就不得不尽可能地接近它，并几乎以喊的方式让它听到你的声音，这个缺陷亟待远场语音技术来解决，因为远场降噪与远场识别是人工智能的基础。
Pepper是一款“情感机器人”，它能够通过判断人类的面部表情和语调的方式，“读”出人类情感。Pepper使用基于云端的面部和语音识别来完成这些任务。随着它更进一步加深对用户的了解，程序员也会更多地了解如何以编程的方式来读出这些情绪，Pepper将会变得更加聪明。
多个Pepper机器人如何一起工作？例如：当其中一个机器人向用户讲述的时候，另一个会时不时插嘴说一些幽默的话，这在人工智能里叫多轮对话。未来的Pepper将利用面部识别和语音识别技术，能在柜台与顾客一边对话，一边介绍推荐符合性别等特点的商品，也就是说Pepper将开始利用线上数据分析的帮助在零售店面为消费者提供量身定制的导购服务。
在今年开售一分钟内，Pepper就卖出了1000台，每台价值1W人民币，而且预计每月的量都在1000台左右，今年九月开始发货。
Buddy机器人（法国Blue Frog Robotics公司）
Buddy配备了一块8英寸显示屏，不过与放置在胸前的Pepper不同，Buddy将其作为了自己的“脸”，而这也是其主要的交互设备——Pepper还有两只“眼镜”和两个胳臂。
Buddy身高56cm，重量为5Kg，正面使用8英寸平板来显示它的面部和表情，内置16GB存储，可续航8-10小时，内建WiFi和蓝牙模块。
Buddy安装了三个电动齿轮，最高时速能够达到每秒70cm，在正负差在1.5cm范围内可以进行稳定行驶，可以平稳经过低台阶、地毯和线缆等等。机身内置的丰富传感器可以帮助实现多种功能，内置摄像头、超频率音响、红外线和热传感器，测距传感器、温度计和地面探测设备，此外还包括麦克风、音频输出和扬声器等输入输出设备。
Buddy能够检测、识别和追踪事物和人脸，并能够配合头部运动进行听、说、看功能。它能够识别语音文字，目前系统中预安装法语和英语，不过通过下载可以支持日语、中国普通话、韩语、意大利语、德语、葡萄牙语，西班牙语和俄语。
与Pepper主打电商购物不同，Buddy主打智能家居。家庭安防功能可以看家巡逻，或者说在家里晃荡，有异常情况向主人的手机APP发送警报，拥有实时的视频监控，手机支持远程查看实时录像；智能家居功能，联动家中的各种智能设备，也可以利用手机APP控制；提供社交娱乐功能，连接社交网络分享照片、视频，同时可以进行实时的网络视频通话；个人助手：行事历、闹钟、天气预报、路况信息、健康提醒、各种能陪你一起玩类似躲猫猫的小游戏。
Jibo机器人
与Buddy价位差不多的Jibo声称是世界上第一款家居智能机器人，不敢说是第一款，但至少是最早众筹的智能家居机器人，两年前的Indiegogo众筹网站Jibo就已公诸于世，而且获得了获得了 228 万美元的众筹好成绩。
Jibo是一款可扩展性的家用社交机器人，由 MIT 专门研究个人机器人的科学家 Cynthia Breazeal 制造。它高约一英尺，重约六镑，无法自由移动，拥有电子眼睛、耳朵和声音，头部可以 360 度旋转并进行声音定位。它能够通过面部识别技术识别家庭中的不同成员，并且Jibo的面部有一个内置的高清LCD触屏，搭配有两个摄像头，以及360度的微型耳机和语言识别程序，使得你在房间里的任意角落都可以与它交谈。Jibo能够识别用户的需求，并根据用户需求做出相应的反应和互动，比如讲故事、聊天和提供安慰，甚至可以拍照和扮演 “私人助理” 做日程提醒。
完全成熟版本的机器人 Jibo 将会有一系列与之前不同的 “新技能”，比如可以处理提醒、订餐、拍摄照片和视频、发送邮件、连接智能设备以及促进互动交流。Jibo的智能程度可以让其发现人们正在它面前摆POSE，这个时候它就会自动拍照或者录制视频。
Jibo的灵动感和表情变化都非常丰富，Pepper和Buddy的使用都没有这种感觉，Jibo的研发团队将大量时间用在了丰富且细腻化Jibo的动作工程和人机界面优化上。
清洗类智能机器人
智能烤架清洗机、智能扫地机、智能擦窗机、智能割草机、智能移动式空气净化器等等，就仅清洗类的智能机器人市场，在2020年就会达到25亿美元，年复合增长率可达15.3%。
智能烤架清洗机
智能移动式空气净化器
智能机器人前瞻
全球将在3年内销售3500万台智能机器人用于个人与家庭服务，首先会作为娱乐休闲机器人进入千家万户，2018年全球市场将达到76亿美金。届时，中国的工业机器人总数量将占全球市场的1/3。
阿里巴巴董事长马云说：“机器人会像汽车、机械、飞机等产品受到人们的欢迎，未来机器人将会成为家庭不可分割的一部分。”现在商场、学校、医院、办公室等许多地方，都能见到各种各样的智能机器人。
产品供应链中的机器人
Kiva物流机器人
亚马逊（Amazon）公司去年使用的Kiva机器人，是亚马逊在2012年斥资7.75亿美元收购Kiva systems公司的机器人项目，这家公司专注于如何利用机器人在仓库里完成网上大量的订单派发工作。Kiva机器人外观看起来像一个冰球，能够搬起超过3000英磅的商品在物流中心自由“行走”，目前整个亚马逊仓库大概有30000台Kiva机器人工作在13处仓储中心工作。
Kiva重约320磅（145公斤）虽然小但是个大力士，其顶部有一个升降圆盘，可抬起重达720磅（340公斤）的物品。Kiva机器人会扫描地上条码前进，能根据无线指令的订单将货物所在的货架从仓库搬运至员工处理区，这样工作人员每小时可挑拣、扫描300件商品，效率是之前的三倍，并且Kiva机器人准确率达到了99.99%。启用Kiva机器人可提高近50%的分拣处理能力，Kiva机器人与Robo-Stow机械臂等组成的系统可在30分钟内卸载和接收一拖车的货物，同比之前的效率提升了几倍。
OSHBot商场机器人
美国劳氏(Lowe’s)公司前年开始使用零售商场机器人OSHBot，也是美国境内第一次使用零售机器人，内建复杂硬件和软件，可以进行自然语言处理英语和西班牙语，内建3D扫描仪、激光雷达、双显示器、摄像头等等。有了这些工具，OSHbot可以通过英语和西班牙语欢迎广大客户到店，并询问他们是否需要帮助。然后客户可以使用机器人来定位产品和识别的产品，通过机器人屏幕还可以同店内专家视频聊天，特价商品也将显示在机器人屏幕上。劳氏公司表示，未来零售机器人OSHBot设计中将融入3D打印技术，甚至能够3D打印小物件。
在物流和零售行业使用机器人的争议向来已久，有些人担心机器人会将工作岗位抢走，有些人力挺机器人代替人类做重复性的常规工作。目前在仓储物流和商店零售行业的人员流动率很大，自动化可以降低企业成本、减少人员流失的损失，利还是大于弊的。
残障/辅助机器人
国际机器人联合会（IFR）调研的数据表明，目前市场残障辅助机器人的需求量在暴增，关爱残疾人、关爱老年用户。外骨骼康复与人体工程学的技术发展让相关机器人的使用越来越频繁，让康复者可以减少负重感，达到逐渐恢复的目的。另外，根据佐治亚理工学院的最新调研表明，63至93岁的老人都偏向于喜欢机器人帮助自己，而不是保姆或者家人。
可穿戴式仿生机械腿：Ekso Bionics
航天机器人
“Robonaut”是美国航空航天局(NASA)和通用电气联合开发的一种航天机器人，这种机器人将主要用于航空作业，。它拥有一双像人类一样灵活的手臂，“双手”能应付各种复杂的操作，这种特殊的机器人未来将取代航天员完场舱外的航天作业任务。
残障辅助机器人
世界上最注重家庭智能机器人发展的国家是日本，从其研发的辅助人类生活的机器人数量就可以看出。由于日本生育率低，加上日本人的寿命越来越长，目前日本人口老龄化的问题日趋严重，这意味着需要接受护理的人口日增，从地方政府到企业，联合进行机器人“大跃进”的活动，例如丰田、住友从2012年的“辅助机器人”计划实施以来，大批的智能机器人在日本被研发应用。
例如上面介绍的日本软银Pepper机器人，还有日本住友的ROBEAR护理机器人，是2012年住友研发的机器人的改良版。它高150厘米，体重约140公斤，较旧版机器人减轻了约90公斤。这个机器人的肩部和关节部分设有测定所需力量的感应器，能模拟出人的怀抱感。新机器人不仅能够将卧床不起者从床上扶起，还能够将坐着的人抱起。
编辑点评：
用高级玩具或者娱乐设备来定义现在的智能家居机器人未免过于“寒掺”，可功能单一、情商不足、价格高昂。尽管在短期内，机器人可能还不会智能到科幻电影中的程度，但它们最终可能还是会赶上人类，超过人类，最终可能支配和替代人类。至少我们看到了其雏形，也看到了一些实际售卖的产品，这在以前的时代还不曾有过。就算智能机器人功能成熟到无法挑剔可以作为家居的智能核心，但是它最终还会面临伦理的问题，除了人工智能三定律以外，伦理的挑战会让它们的地位让人类怀疑——他们将扮演什么角色？助手？宠物？亦或家庭中的一员？还仅仅是脱离电力就不能工作的冷冰冰机器。目前机器人主要还是应用于工业，机器人产量不足5%用在家庭中，随着社会老龄化的家居，智能机器人的需求将会迎来增长。
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