想打造一個(gè)智能家居嗎?那么在你面前，有兩個(gè)方案。一來，你可以購(gòu)買一堆與其他智能產(chǎn)品通信的智能小工具;二來，可以借助傳感器標(biāo)簽來改造所有設(shè)備，創(chuàng)建一個(gè)粗略的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。第一種方案十分昂貴，而第二種又特別麻煩。但不用擔(dān)心。不久的將來，可能會(huì)有第三種方案供您選擇：一個(gè)只需插入電源插座，便能夠連接房間所有設(shè)備的簡(jiǎn)易傳感器。
這一構(gòu)想源于卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的Synthetic Sensors(合成傳感器)項(xiàng)目，他們旨在研發(fā)一個(gè)能夠感知家庭的智能設(shè)備。5月11日，ACM CHI 2017國(guó)際計(jì)算機(jī)互動(dòng)會(huì)議在美國(guó)丹佛落下帷幕。在此次會(huì)議上，首推的這款小型設(shè)備能夠捕獲一切將普通家庭用品變成智能設(shè)備所需的環(huán)境數(shù)據(jù)。雖然現(xiàn)在這只是一個(gè)模型，但足以令人印象深刻。
此設(shè)備內(nèi)設(shè)10個(gè)傳感器，一旦將其插入電源插座，即刻“變身”為房間的眼睛和耳朵。它能夠捕獲聲音、濕度、電磁噪聲、運(yùn)動(dòng)和光線等數(shù)據(jù)(研究人員為了保護(hù)隱私而排除了相機(jī)功能)。隨后，它會(huì)借助機(jī)器學(xué)習(xí)算法將所得數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為家中發(fā)生情況的具體信息。例如，合成傳感器可以告訴您是否忘記關(guān)閉烤箱，泄漏的水龍頭浪費(fèi)了多少水，或者室友是不是又掃光了您的小零食等。
長(zhǎng)期以來，人們都在探索無所不在的傳感理念。但目前，我們只是依靠Nest，Sen.se和Notion等產(chǎn)品開始初步進(jìn)入智能家居。CMU研究人員希望通過將多個(gè)感測(cè)功能整合到一個(gè)設(shè)備中，進(jìn)而掌控其他未連接的設(shè)備，就好比是家庭的通用遙控器。
如今，傳感器雖然早已變得小巧精致，收集數(shù)據(jù)也并不困難，但還是存在些棘手的問題。首席研究員Gierad Laput希望，它能夠幫助人們解答實(shí)際情況中的環(huán)境問題，比如計(jì)算每個(gè)月需要多少水，監(jiān)測(cè)家庭各種設(shè)備是否安全。因此，怎樣將數(shù)據(jù)翻譯成相關(guān)具體信息還需進(jìn)一步考察。Laput表示：“在用戶看來，咖啡機(jī)中EMI輻射的頻譜圖并不重要，他們只關(guān)心咖啡何時(shí)能煮好。”
借助傳感器來捕獲的數(shù)據(jù)十分繁雜，研究人員需要對(duì)每個(gè)對(duì)象或動(dòng)作制定標(biāo)簽。例如，僅僅打開冰箱這一動(dòng)作便產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)：聽到吱吱聲，看到光，感覺到這個(gè)動(dòng)作。Laput與其團(tuán)隊(duì)通過設(shè)定機(jī)器學(xué)習(xí)算法來識(shí)別這些信息，構(gòu)建起一個(gè)龐大的感知對(duì)象和動(dòng)作庫(kù)。在這一過程中，大量的傳感器尤為重要。佐治亞理工學(xué)院機(jī)器學(xué)習(xí)跨學(xué)科研究中心主任Irfan Essa表示：“這些都是數(shù)據(jù)的推論。如果你只有一個(gè)傳感器，想要區(qū)分個(gè)中差別，更是難上加難。”
負(fù)責(zé)傳感器技術(shù)的CMU研究員Anthony Rowe解釋，一個(gè)真正有用的通用傳感器必須能夠捕獲和識(shí)別周圍不斷變化的細(xì)微差別。例如，即使將設(shè)備從一個(gè)計(jì)數(shù)器移動(dòng)到另一個(gè)計(jì)數(shù)器，該傳感器也應(yīng)該能夠從攪拌機(jī)中辨別出咖啡機(jī)。同樣，即使為廚房添置新設(shè)備，整個(gè)系統(tǒng)也不該受任何影響。確保這一設(shè)備的“魯棒性水平”是改善機(jī)器學(xué)習(xí)的一大問題。Rowe表示：“在短期內(nèi)，較簡(jiǎn)便的解決方案是先為用戶提供接口，讓他們指出問題進(jìn)而重置系統(tǒng)。”
目前CMU提出的綜合傳感器原型很難做到這點(diǎn)。雖然技術(shù)可靠，但尚未研發(fā)出接口。但研究組表示，最終可能會(huì)選擇建立一個(gè)應(yīng)用程序控制系統(tǒng)，或?qū)⒑铣蓚鞲衅骷夹g(shù)納入智能家居中心，以此捕獲環(huán)境中更多的細(xì)微變化，全面了解用戶周圍環(huán)境。
Laput表示，建立一個(gè)比你自己更了解自己的環(huán)境是智能家居的終極目標(biāo)。