浅议智能化电子设备及其应用

谈到智能化电子设备,让我们先回顾一下2002年1月8日在美国拉斯维加斯所举行的CES消费电子产品展。今年的CES消费电子展比去年11月所举行的Comdex计算机展有着更大的展出空间、参展人数超越去年的12.6万人次。结合两大展览的参展内容,可看出一些科技产业的主流风向,那就是:市场已经逐渐从个人计算机走向具备计算机运算、且简单易用的消费电子类产品。微软董事长比尔·盖茨也将数字化家庭延伸到CES消费电子产品展上,继Comdex后第三次在他的专题演讲上说明eHome的实现远景。(eHome是微软在去年CES电子展之后所成立的新事业部门,其核心为家用的技术。)

在全球,智能家电产品的研发和推出也是高潮迭起,而随着家用电脑的普及和应用的扩展,长期留意观察IT动态的家电企业开始介入电脑制造业,一个新的时代到来了!下面我们来看看这些智能化产品吧!

1.人性十足的海尔小超人

这是海尔电脑公司在去年推出的一款智能电脑,也是国内第一台能够与人进行语言交流的电脑(如图1)。除了基本的配置以外,海尔小超人内部带有电视调谐器和视频捕捉卡,可以直接收看有线电视节目,并进行视频录制,这样你就可以把视频格式转换成数字格式存储在计算机中了,电视调谐和视频捕捉使用的是ATI公司的产品,播放质量比较好,软件控制也很方便,只是灵敏度稍逊色。

海尔小超人的精妙之处是它的智能化控制工具──海尔小超人,这是一个形如机器人的智能工具。它是将生物统计技术的最新成果融进了电脑产品设计中的完美体现。海尔小超人能够识别三个人的语音指令,并按照指令进行相应的操作。你可以随时向它询问时间,它会立刻说出当前的系统时间。不过遗憾的是,目前它可以接受的语音命令还十分有限。除了接受语言指令以外,海尔小超人还具有提醒功能。比如:当收到E-Mail时,它会通过声音、灯光及动作发出提示,以便引起你的注意;还可以预先设置时间,在该时间到来时,小超人立刻作出声音提示,同时伴有动作和灯光闪烁,提醒你去做某事,如起床、约会、上学等,并且你还可以设定开机和关机时间,令其自动执行。

2.蓝色“家电”,联想天乐

我们知道近段时间联想把“家庭数码港”的概念炒得热热火火。说到底,这款产品只是一款功能较为强大一点的PC罢了。回过头来看看这款天乐──联想蓝色家电的首发品(如图2),你才能够真正领悟到IT技术和家电融合的理念。这款电脑是面向互联网应用而推出的简便、易用的普及型网络工具,它就像电视机、收音机一样具有即开即用、免学习、免维护等三大特点。它是专为满足中老年人用户对网络、信息服务的需求而定制设计的。

天乐将表面声波技术(TouchEasy)和全屏手写识别(ScreenWriting)融合在15英寸的显示屏上,不仅可以通过触摸实现产品的所有功能,而且可以在屏幕上书写汉字进行文字输入。其次,天乐采用嵌入式系统和小巧的一体化设计,只需一根电源线和一根电话线(或网线),即开即用,可随时关机,并且安全可靠、维护容易,跟电视机一样,使用寿命很长。用户只要通过1个小时左右的自学,就可以使用天乐在网上随心所欲地畅游了。

另处,天乐还提供了健康顾问、网络导游、寻亲访友、生活伴侣和休闲娱乐五大方面的功能服务:专门定制的健康网站,让老年人随时拥有“私人医生”;智能秘书可以帮中老年人整理生活备忘录及提醒重大事件;幸福休闲使爱好象棋、扑克、麻将的中老年朋友时常过过瘾。老年朋友只要指指点点就可以获取他们需要的各种信息。以健康顾问为例,天乐拥有日常保健及疾病预诊系统,可以为用户进行身体情况的预诊、记录与分析。通过网站,用户可以向近百位各个科的专业医生进行咨询,获得与疾病相关的护理、保健、运动、饮食、用药等各个方面的知识。如果所在地区医院也已上网,还可以实现医院电子挂号,就诊预约等功能,这对行动不便的老人来说无疑是一大福音。

3.可穿戴的PC

美国Xybemaut已经开发出了可以穿戴的个人电脑并投放市场。名字叫Xybernaut MA IV(以下简称MA IV),如图3。人们可以把MA IV当作笔记本电脑来使用,因为它本身就是一台真正的奔腾电脑。它采用了200MHz的奔腾MMX CPU,可扩充到128MB的内存,2.1GB或4.3GB的硬盘,另处还配有锂电池,操作系统为Win9×或NT。MA IV有两种显示方式,其一是头戴显示,它给人的真实感非常强烈,不过显示的图像有时会向右偏离。另一个显示单元是平板式显示,带触控功能。手腕上的键盘极难使用,只能用于输入少量文字,快发E-mail等。公正地说,Xybemaut MA IV还是设计得相当不错,使用起来很方便,作为第一代可穿戴电脑,这已经给人很大惊喜了,不过4995美元的售价显得极为昂贵。MA IV主要用在一些特殊场合,比如交通警察可能会使用这种装备。MA IV的缺点是稍显笨拙,穿在身上不是很舒服,再有就是很容易把电源线和显示线缆碰掉。

4.奇异的MOUSE

可接受短信息的鼠标:现在,你可以通过计算机,用comMouse鼠标来接受短信息服务(如图4),这款最新的鼠标是第一个带有内置液晶显示屏的鼠标(鼠标与计算机通过USB端口连接)。它的使用方法是:鼠标首先被指定一个电话号码,然后链接到互联网上某个可以接受短信息的网站,当短信息到达时,它会在鼠标的液晶屏幕上显示。如果短信息到达之后,液晶屏幕会变成蓝色,并且互联网按键会激活,从而让你方便地接收短信息。

可穿戴的鼠标:在拉斯维加斯国际消费类电子产品展览会上,一款形状独特的鼠标引起了参观者的强烈兴趣(见图5)。该鼠标之特殊,在于它酷似手套,通过一个基座经由USB端口与电脑相连,在使用时把它戴在手上,五个手指的运动则通过红外线传输给基座,基座再传导给电脑,实现普通鼠标的正常功能。比如,如果你动动食指,电脑屏幕上的光标就会随之运动;如果指头在空中弹两下,便可启动程序。玩三维游戏时,调出鼠标配置文件进行各项有关设置便可。

5.“超人类语音识别”的电脑

近日,IBM表示,期望在21世纪头10年结束之前,生产出能够自动理解多达20门语言,并能识别这些语言的各种语调变化、口音及上下文环境的机器。该机器能丝毫不差地转录法律、医疗和法庭证词,被IBM称为“超人类语音识别”计划。该项目已于本年度启动,IBM方面已经制定出了整个研制过程的阶段性任务,而总体目标更加明确──使机器语音识别能力赶上并超越人类。很多年来,PC机及其更加小巧的后续产品(PDA和手机)就具备了听说功能,但是用户很少能够充分利用这些功能,这是因为还存在以下制约因素:机器在理解口音、语调变化特别是谈话的上下文环境方面还有困难(识别英语对于机器来说尤其困难)。除此之外,技术越复杂越需要大量的实验和调整,比如:通过反复听同一段声音,机器的识别能力将大为改善。

IDC预计,到2005年全球市场对电话语音处理设备的需求将达到35亿美元,为此,IBM、AT&T、朗讯和飞利浦等许多大公司都在争先恐后地进行语音识别技术研究。IBM公司的100位全职语音识别研究人员中有20名正在专门投入此项研究课题之中。他们正在着手进行音频-视频识别研究,涉及计算机视觉技术的开发,以便改善语音识别的精确度。在国家科学基金会的资助下,IBM正在和其他行业的研究人员并肩工作,试图破解长达10万小时的二战时期纳粹大屠杀幸存者的谈话录音,这些录音内容纷繁多变,充满各种方言,感情起伏,语调跌宕,还夹杂着各种不同语言。

6.独特的电子视窗眼镜

我们生活在一个充满秘密的世界。理所当然的,对那些关心自己的秘密的人来说,一种新型仪器──可以保留个人隐私的电子视窗眼镜成为热点就不足为奇了。假设你在公共场合用笔记本电脑浏览互联网,还不得不撑起前臂来遮挡过大的笔记本电脑的显示屏幕,来防备在飞机靠背或者火车上的偷窥的眼睛,是不是觉得很累呀。现在,电子视窗眼镜的独特的显示方法能帮助你防范这种状况的发生(如图6)。

电子视窗眼镜是个液晶显示的数控系统,它是个人显示仪器的一个突破,能够在任何地方提供虚拟的大屏幕高分辨率观看效果。当距离1英寸(2.54厘米)观看时,能够产生奇特的虚拟效果,让你以为5是在距离2.5英尺(76.2厘米)的地方观看19英寸(48厘米)的高分辨率大屏幕台式显示器。电子视窗眼镜目前有两款提供给顾客选择:一种是3430(单镜片显示仪器),能够很好地手持观看;另一种是2420(双镜片显示仪器),可以戴在头上观看。如果你显示时色彩比较单一(例如在制表格时),它可以自动减少电量的消耗,起到节能的效果。

智能化电器产品

现在智能技术已经可以模拟人的智能和思维过程,在家电智能工作和参数调节等方面,实现了自动化、简单化。

1.用于语音控制的带话筒耳机

东芝于2002年1月8日宣布,该公司利用蓝牙规格的无线通信和语音识别技术,开发出通过语音控制家电产品的头戴式带话筒耳机(Head Set,如图7),其中配备了语音识别芯片和无线模块等。该公司计划在2002年内实现产品化,并且在配备语音识别引擎和语音合成引擎蓝牙模块、天线、内存以及锂离子电池等的状态下,使产品的重量限制在100g以内。

该产品可以用于:(1)利用语音识别引擎将用户的语音转换为指令,从而无须用手便可操作个人电脑和家电产品;(2)以语音方式听个人电脑/家电发送的文本数据;(3)听个人电脑以及AV家电等通过蓝牙方式无线发送过来的音乐数据;(4)在博物馆及美术馆等用作语音向导设备等。

2.网络数字冰箱和半导体冰箱

按道理说,冰箱之类的家电无论如何和电脑、智能化扯不上关系,不过美菱的新产品却意味着家电产业的智能化时代在逐渐向我们走来:美菱继推出纳米技术的冰箱后,又成功推出网络数字冰箱和半导体冰箱。美菱网络数字冰箱采用嵌入式主板,以Linux操作系统为基础,进行智能化设计,通过条码阅读器或TFT液晶触摸屏输入存储食品的种类、数量和保质期等数据,由系统进行记录、存贮,并在食物过期以前进行语音提示,同时可以通过屏幕显示冰箱中贮存的食物信息。另外,系统还存储了大量的实用菜谱,供用户随时参考或阅读。该冰箱通过互联网与超级市场相连,超市则可以通过网上购物系统及时了解用户需要,提供配送服务的超市可随时实现食物配送。这种未来型冰箱将大大方便用户,使生活真正进入数字时代。

3.阅读条形码的微波炉

三星公司推出的这种微波炉可以通过微波炉前面的嵌入式扫描机,阅读从扫描机前通过的包装食品上的条形码,然后,该微波炉根据条形码自动调整它的设置和烹调时间,以达到最佳烹调效果。与计算机相连时,该微波炉还具有与因特网联网的能力,以获取新的食品信息及各种食品最佳制备程序。

4.智能彩电

市场上的乐华智慧通和海信喜盈门系列彩电均已实现了操作规程自动化、智能化,首次开机自动搜台存台。该系列彩电插上电源和天线,按下电源开关,电视机就开始自动搜索信号,几分钟就可自动完成。 自动控制频道转换有了这个功能,你可预先把好看的节目和频道输入电视机,到时候机器就会自动转到预设的频道。

5.智能音响

家庭影院在操作、音响参数的调节以及音箱位置的摆放等方面比较复杂。智能化音响的出现,使音响使用变得简单、方便。智能化音响一般都有四路以上的输入转换,以前都是靠人工操作来选择。智能化音响的智能传感器、控制器,自动识别并选择输入的音、视频信号源,免去了人工操作。 音响参数调节智能化同一套AV音响系统,由于使用者水平的差异,调出的音响效果也会大相径庭。而智能化音响的AV功放则可以避免这个问题,它根据听音者所处的位置,自动精确调节各声道音量的比例,使各声道处于最佳工作状态,提供最佳的听音效果。

6.不用钥匙的锁

用钥匙开门是自古以来的老传统,而数字化和电子科技为人们扔掉钥匙创造了条件,安全的电子门锁将逐渐进入家庭。

组合键板电子锁

这种电子锁在门闩上部提供一个数字键板,锁门时只要触摸一下键板上的Lock按钮,门闩就会上锁。开门时只要在键板上输入4~8个选择的数字,门闩就会自动打开。当允许邻居、清洁工或其他人进入家园时可以设定第2个临时组合代码。连续输入3个不正确的组合码,会自动出现报警的声音。

可编程防盗键板

这是一种防盗内外双键板,外部装有标准尺寸钢质键板,内部也装有一个键板。两个键板以电缆相通。即使外部键板遭到破坏,也无法进入门内。可编程功能能够提供1亿种以上的组合码,56个用户代码,3种输出方式。

家庭和 办公室通用遥控电子锁

这种电子锁可以在家庭和办公室通用,而不必在原来门锁位置安装,不用钻新的洞眼,也可以用普通钥匙手工开门。它可以识别30多个遥控器,所以可以用于办公室的多用户环境。

魔术加锁包

魔术加锁包可以协助现有门锁成为电子门锁的部件,所以相对便宜。它包含电子信息阅读器和称为iButton的可以放在钥匙圈中的感应电子“钥匙”。“钥匙”是特殊的记忆装置,包含可以被感应阅读的独特的无重复序列号,支持多用户。这种系统的好处是可以跟踪进入者,因为每一把钥匙的密码是独特的,可做到“不同的钥匙开一把锁”。由于阅读器内部具有时钟系统,所以能跟踪入门者进入的时间,具有很高安全性。

7.万能遥控器X10

几乎每一个人都有使用电视遥控器的经验,那么能否利用一个遥控器控制灯光、温度、窗帘、门锁以及任何电器?苏格兰Pico电子公司生产的X10(电线载波技术)就是这样一种万能遥控器。利用它可以在床上打开或关闭房子内的所有灯具或者吓跑非法闯入者,不用起身就可以开门迎客,可以定时定位自动地打开或关闭灯具,调节温度,打开音响等。只要在附近的电源插座上加进指示灯和器件模块,就可以从家中任何地方由X10控制器、计算机接口甚至由电话(通过电话脉冲应答器)控制它们。只要用适当的X10开关代替连线开关,开关就具有遥控能力。

娱乐类电子数码产品

1.机器狗

2001年末,日本索尼公司宣布推出了名为“爱宝”(AIBO,即AI人工智能)的机器小狗(见图8和图9),这是索尼公司推出的第三代机器狗,它的外形酷似“终结者”电影中的施瓦辛格。“爱宝”有18个电机,也称为18个自由度,这使得爱宝不仅能走动,而且能完成坐、伸展等动作,摔倒后还可以站起来、可以用腹部爬行,还可以像真的小狗一样玩耍。“爱宝”的传感器与人的感知器官相对应,用于感知周边环境和与人交流。“爱宝”的头上有触觉传感器,你可以轻轻拍一拍它,表示友好。“爱宝”利用两个麦克风聆听周围的声音,在遥控模式下可以通过声音对它下命令。 此外,我国海尔公司也推出了一种机器狗,它可以摇头摆尾,眼睛发光,“唱”几首流行歌曲。这种新“家电”产品不久将投入市场。

2.足球机器人

现在机器人足球比赛已成为一种时尚运动,很多国家都有了自己的机器人足球比赛(图10)。在世界上比较有影响的赛事主要有两个,一个是由国际机器人足球联合会(FIRA)组织的微机器人世界杯Mirosot,另一个是由国际人工智能协会组织的机器人世界杯RoboCup。2002年的机器人足球世界杯将在韩国与第17届足球世界杯同时举行。

机器人足球的高技术可以概括为12个字:“实时采集、实时控制、实时行动”。这3个“实时”是机器人足球的难点之所在,也是机器人足球的魅力之所在。机器人足球和其他项目一样,要想保持常盛不衰,一方面要提高现有项目的竞技水平,增加比赛的可观赏性;另一方面要推出新的比赛项目,显示高技术的创造性。目前人工智能领域常常遇到理论与实际脱节的问题,足球机器人的诞生,为智能系统的研究提供了一个很好的载体。

人工智能基础教育书目推荐

肖叶等着.《高科技十万个为什么:人工智能》.昆仑出版社.2003.1(校超星数字图书馆里面有的,可供下载)

戴汝为.《人工智能》.化学工业出版社.2002.3

吴佑寿.《教电脑识字-浅谈汉字识别》.清华大学出版社,暨南大学出版社.2000.12

潘笃武.《电脑能胜过人脑吗》.华东师范大学出版社.2003.9