第三代人工智能时代智能家电技术、标准的研究和应用

第三代人工智能时代智能家电技术、标准的研究和应用

林裕隆 

   合一电器（深圳）有限公司

摘要：智能家电控制就是将微处理器、传感器技术、网络通信技术引入家电设备后形成的家电控制系统，能够自动感知住宅空间状态和家电自身状态、家电服务状态，自动控制并接收住宅用户在住宅内或远程的控制指令。同时，智能家电是智能家居的组成部分，能够与住宅内其他家电和家居、设施互联组成系统，实现智能家居功能。随着技术的发展，后续智能家电的种类会越来越多，设备也会由当下的单体低级智能向群体高级智能转化，设备会进行群体协作工作，不但可以减少用户的操作和学习成本，还可以协助用户决策甚至进行自我决策。本文主要分析第三代人工智能时代智能家电技术、标准的研究和应用。

关键词：智能家电；控制技术；第三代人工智能

引言

目前，家用电器设备在插上电源后，即使不工作也会有持续的电能流动，这意味着通常有5%~10%的已用电能损耗。此外，许多事故，如火灾都是由于插上了无人看管的设备而引起的。因此，在家中无人看管的情况下，最好要拔掉电器设备的插头。但如果用户忘记拔掉设备插头，临时回到家再拔掉插头是很不方便的。家用电器的产品种类和功能越来越多，部分功能设置得越来越精细，用户的操作成本不断升高，如何快速、精准地实现设备功能成为用户最关注的问题之一。除此之外，独居老人、婴幼儿的状态监测、生活品质的提升等需求也日渐凸显，为了解决这些问题，智能家电控制技术应运而生。

1、智能家电控制概述

智能设备具有一定的自动化程度，可以通过一个直观的用户界面轻松编程。例如，一台智能咖啡机，可以通过编程预约某个时间制作咖啡，在此期间不需要连接网络，还可以通过蓝牙、LTE、Wi-Fi、有线网络或其他连接方式进行远程控制或监控智能连接设备。如智能灯泡、智能插座、智能安全摄像头、智能冰箱等。应用智能技术不仅可正常发送、接收、检索信息，还可自动打开和关闭某些功能或设备。通过应用通信技术可以为消费者提供更多的互动和控制。这里的智能技术大部分是指智能设备——手机、电视、电器、可穿戴设备等。部分消费者热衷于使用智能技术控制从家庭安全系统、电气设备到恒温器等所有设备。行业普遍通过某一终端设备以物联网的方式将家庭内的设备进行统一的关联、管理，如智能手机、智能电视、智能音箱等，并使用语音等交互控制方式，搭建智能家电控制系统，实现设备统一接口的开启、关闭及功能调节。智能家电系统控制包含一种方便的家庭设置，在这种设置中，智能电器和设备可以在任何有互联网连接的地方使用手机或其他联网设备进行远程控制，或电器和设备可根据设定的阈值进行自我控制，包括家庭的安全访问控制、温度调节、照明以及家庭影院等功能。当使用相同的互联互通协议接入系统后，智能家电系统中的设备可以通过一个便携式电子终端，如智能手机、平板电脑、智能电视等，访问、控制各种设备。电视、空调、冰箱、洗衣机、传感器、摄像头、门锁、灯具等都可以通过一个智能家电控制系统得以控制，该系统安装在具有一定计算力的设备上，用户可以自行安排某些变化的生效时间。智能家电控制可以采用无线或硬接线系统，或者两者都有。

2、第三代人工智能技术给家电行业智能化带来的思考和探索

根据张钹教授阐述的第三代人工智能理念，利用知识、数据、算法、力量四个要素，将第一代知识与第二代基于数据的人工智能集成在一起，确立新的、可靠的AI理论和方法。智能电表发展的道路应该如何规制？

2.1知识和数据的关系

个人认为，人工智能时代的第一代是将知识地图(如知识、经验、常识)应用于人工智能的先决条件，但受到以下智能工具的制约:(1)从知识中获取数据(2)机器学习、进化能力学习、记忆能力。第二代人工智能受到第一代人工智能技术瓶颈的影响，在数据挖掘、数字、机器学习、联邦学习等计算领域取得了巨大进步。但是过分强调机器学习等工具的重要性，无视知识、经验、常识和人类习惯的强烈关联，热衷于为用户创造场景，忽视了对真实场景的严格智能要求。此外，机器学习由于数据失真、脆弱的深度学习能力、用户习惯文化的漫长和大量投资，家电行业曾经对数字化、智能化学习感到困惑。

2.2第三代人工智能时代家电智能化产品技术——知识图谱驱动

智能道路和面向知识地图的受控、连接的家用电器有什么本质区别？个人观是现实场景智能节目和美好生活智能节目发展的优先问题。从人工智能技术的发展来看，用户需求应该是一种重复的、共生的、进化的关系。以病变关系为例，分析相同点和不同点。1)传统智能吸入器。现代智能吸入器，智能燃气灶方式:不同的传感器或灶具相啮合，启动智能吸入器。在实际使用过程中，传感器精度问题、烟雾检测的启动浓度设置、受到雾或烟雾影响的图像、吸入器本身噪声影响下的语音交互等，交互精度和流动性不好，用户体验不好。(2)知识地图驱动的智能吸痰器。我们建造了一个面向知识地图的智能吸入器。本程序从用户需求出发，将配方数字化，通过数字化配方智能吸入器的开启时间和风量大小、火力大小和智能燃气灶的精确温度调节，只要将油、调料、烹饪等按不同的顺序、时间放好即可。整个过程不需要操作吸入器和调整燃气灶的火力，可以大大减少烹饪过程。

3、智能家电技术、标准的实现

3.1智能家电系统的安全

通过IP网络、无线、USB等接口和外围设备连接的家电与过去使用的家电相比，网络访问、网络中存储的个人信息、受保护的内容相比，安全风险更大。如果不采取足够的安全措施，如果出现非法访问或信息泄露等情况，可能会给客户带来很大麻烦，并导致家电制造商的品牌。由于智能家电的家用特性，与个人电脑等电子产品相比，能够解决的安全事故不被智能家电消费者接受。而且，家电用户比电子多，平均技术水平低，出现威胁的可能性更大。保护网络弱势消费者是家电制造商的重要责任。可能存在以下威胁:产品用户个人信息泄露废品，维修时处理不当，导致用户个人信息泄露。与恶意的第三方处理产品不合适。作为家电制造商，生产安全风险为零的产品是理想的，但在软件产品中制造这种产品是非常困难的，不可能有安全风险为零的产品。为了避免在使用过程中出现安全风险，必须在产品的整个生命周期内进行风险管理。

3.2数字化技术

2021年4月6日，住房城乡建设部综合技术处等16个部门发布了《住房城乡建设部等部门加快发展数字家庭、提高生活质量的办法》(建发〔2021〕28号)也就是说，即数字家庭是以住宅为载体，利用物联网、云计算、大数据、移动通信、人工智能等新一代信息技术，产业界可以围绕住宅开发和推广各种解决方案。重视生活服务是为了满足人们对美好生活日益增长的需求。知识从生命服务的真实场景到真实场景——知识地图、知识地图的数字化是数字甚至智能家庭的基础。当然，随着数字孪生技术的出现，数字化的难度逐渐降低，但最终需要业界在发展的初期给予关注。

结束语

短短几年，智能家电完成了智能单品、智能场景、智慧家庭的迭代，或者更确切地说是三种产品类别同步发展的状况。由于智能单品、智能场景、智慧家庭需要网络化、数字化、智能化技术不尽相同，因此对应的网络化、数字化、智能化技术也在同步发展。同步发展促进了行业的飞速发展，但是带来的是用户对智能家电理解的偏差，反而阻碍了智能家电行业的发展。人工智能技术的成熟，催生市场的爆发，用户的接受，我们需要重新、重构智能家电发展的思路。

参考文献：

［1］黄伟彬,张明珠,孙杰英,等.智能家电语音识别与交互技术应用安全探索［J］.日用电器,2021(12):55-57.

［2］王建波,姜子杭.交互设计在智能家电产品中的应用［J］.轻纺工业与技术,2021,50(11):123-124.

［3］焦利敏,李红伟,胡亚欣,等.智能技术在家电适老化场景的应用研究［J］.家电科技,2021(S1):468-472.

［4］詹林其,徐建平,陈军,等.智能家电互联互通的现状分析［J］.电子产品可靠性与环境试验,2021,39(4):98-101.

［5］张钹.《迈向第三代人工智能》.纪念《中国科学》创刊70周年专刊.2020年9月22日.