AI與IoT融合領(lǐng)域近年來(lái)一片火熱,，不論是資本市場(chǎng),，還是大眾創(chuàng)業(yè)，無(wú)不對(duì)其表現(xiàn)出極大的熱情,。

自2017年開(kāi)始,，“AIoT”一詞便開(kāi)始頻頻刷屏，成為物聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)熱詞,?！癆IoT”即“AI IoT”，指的是人工智能技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)在實(shí)際應(yīng)用中的落地融合,。當(dāng)前,，已經(jīng)有越來(lái)越多的人將AI與IoT結(jié)合到一起來(lái)看，AIoT作為各大傳統(tǒng)行業(yè)智能化升級(jí)的最佳通道,，已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì),。

在基于IoT技術(shù)的市場(chǎng)里，與人發(fā)生聯(lián)系的場(chǎng)景(如智能家居,、自動(dòng)駕駛,、智慧醫(yī)療、智慧辦公)正在變得越來(lái)越多,。而只要是與人發(fā)生聯(lián)系的地方,，勢(shì)必都會(huì)涉及人機(jī)交互的需求。人機(jī)交互是指人與計(jì)算機(jī)之間使用某種對(duì)話語(yǔ)言，以一定的交互方式,，為完成確定任務(wù)的人與計(jì)算換機(jī)之間的信息交互過(guò)程,。人機(jī)交互的范圍很廣，小到電燈開(kāi)關(guān),，大到飛機(jī)上的儀表板或是發(fā)電廠的控制室等等,。而隨著智能終端設(shè)備的爆發(fā)，用戶(hù)對(duì)于人與機(jī)器間的交互方式也提出了全新要求,，使得AIoT人機(jī)交互市場(chǎng)被逐漸激發(fā)起來(lái),。

以智能家居市場(chǎng)為例，數(shù)據(jù)顯示,，2018年中國(guó)智能家居規(guī)模將達(dá)到1800億元,，到2020年智能家居市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到3576億元。分析師預(yù)測(cè),，2021年全球智能家居市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)5000多億元,。飛速爆發(fā)中的AIoT市場(chǎng)，所蘊(yùn)藏的人機(jī)交互需求及前景無(wú)疑是令人期待的,。

人類(lèi)生活的數(shù)字化進(jìn)程已持續(xù)約三十年,，這些年我們經(jīng)歷了從模擬時(shí)代到PC互聯(lián)時(shí)代再移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代的演進(jìn)，而目前我們正處在向物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的演進(jìn)過(guò)程中,。從交互方式上來(lái)講,，我們可以看到機(jī)器是越來(lái)越“遷就”人的：從PC時(shí)代的鍵盤(pán)和鼠標(biāo)到移動(dòng)時(shí)代的觸屏、NFC以及各種MEMS傳感器,，再到物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代正在蓬勃發(fā)展的語(yǔ)音/圖像等交互方式，使用門(mén)檻正在變得越來(lái)越低,，這導(dǎo)致了越來(lái)越多的用戶(hù)的卷入,。同時(shí)我們需要注意到另一個(gè)深刻的變化，即由于交互方式的演進(jìn)(至少是重要原因之一),，大量的新維度的數(shù)據(jù)也在不斷地被創(chuàng)造出來(lái)和數(shù)字化,，比如PC時(shí)代的工作資料和娛樂(lè)節(jié)目，智能手機(jī)時(shí)代的用戶(hù)使用習(xí)慣,、位置,、信用和貨幣，再到物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的各種可能的新數(shù)據(jù),。

在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,，交互方式正在往本體交互的方向發(fā)展。所謂“本體交互”,，指的是從人的本體出發(fā)的,，人與人之間交互的基本方式，如語(yǔ)音、視覺(jué),、動(dòng)作,、觸覺(jué)，甚至味覺(jué)等,。例如,，通過(guò)聲音控制家電，或者空調(diào)通過(guò)紅外來(lái)決定是否應(yīng)該降溫,，通過(guò)語(yǔ)音和紅外結(jié)合來(lái)進(jìn)行溫度的控制(偵測(cè)到房間里沒(méi)人的時(shí)候,，即便電視節(jié)目里提到了“降溫”，空調(diào)也不做反應(yīng)),。

新的數(shù)據(jù)是AI的養(yǎng)料,，而大量的新維度的數(shù)據(jù)正在為AIoT創(chuàng)造出無(wú)限可能。

從AIoT發(fā)展路徑來(lái)看,，當(dāng)前行業(yè)人士普遍認(rèn)為,，其將經(jīng)歷單機(jī)智能、互聯(lián)智能到主動(dòng)智能的三大階段,。

單機(jī)智能指的是智能設(shè)備等待用戶(hù)發(fā)起交互需求,，而這個(gè)過(guò)程中設(shè)備與設(shè)備之間是不發(fā)生相互聯(lián)系的。這種情境下,，單機(jī)系統(tǒng)需要精確感知,、識(shí)別、理解用戶(hù)的各類(lèi)指令,，如語(yǔ)音,、手勢(shì)等，并正確決策,、執(zhí)行和反饋,。AIoT行業(yè)正處于這一階段。以家電行業(yè)為例,，過(guò)去的家電就是一個(gè)功能機(jī)時(shí)代,，就像以前的手機(jī)按鍵式的，幫你把溫度降下來(lái),，幫你實(shí)現(xiàn)食物的冷藏;現(xiàn)在的家電實(shí)現(xiàn)了單機(jī)智能,，就是語(yǔ)音或手機(jī)APP的遙控去實(shí)現(xiàn)調(diào)溫度、打開(kāi)風(fēng)扇等,。

無(wú)法互聯(lián)互通的智能單品,，只是一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)和服務(wù)的孤島，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了人們使用需求,。要取得智能化場(chǎng)景體驗(yàn)的不斷升級(jí),、優(yōu)化,，首先需要打破的是單品智能的孤島效應(yīng)。而互聯(lián)智能場(chǎng)景,，本質(zhì)上指的是一個(gè)相互互聯(lián)互通的產(chǎn)品矩陣,，因而，“一個(gè)大腦(云或者中控),，多個(gè)終端(感知器)”的模式成為必然,。例如，當(dāng)用戶(hù)在臥室里對(duì)空調(diào)說(shuō)關(guān)閉客廳的窗簾,，而空調(diào)和客廳的智能音箱中控是連接的,，他們之間可以互相商量和決策，進(jìn)而做出由音箱關(guān)閉客廳窗簾的動(dòng)作;又或者當(dāng)用戶(hù)晚上在臥室對(duì)著空調(diào)說(shuō)出“睡眠模式”時(shí),，不僅僅空調(diào)自動(dòng)調(diào)節(jié)到適宜睡眠的溫度,，同時(shí)，客廳的電視,、音箱,，以及窗簾、燈設(shè)備都自動(dòng)進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài),。這就是一個(gè)典型的通過(guò)云端大腦,，配合多個(gè)感知器的互聯(lián)智能的場(chǎng)景落地。

主動(dòng)智能指的是智能系統(tǒng)根據(jù)用戶(hù)行為偏好,、用戶(hù)畫(huà)像,、環(huán)境等各類(lèi)信息，隨時(shí)待命,，具有自學(xué)習(xí),、自適應(yīng)、自提高能力,，可主動(dòng)提供適用于用戶(hù)的服務(wù),，而無(wú)需等待用戶(hù)提出需求，正如一個(gè)私人秘書(shū),。試想這樣的場(chǎng)景，清晨伴隨著光線的變化,，窗簾自動(dòng)緩緩開(kāi)啟,，音箱傳來(lái)舒緩的起床音樂(lè)，新風(fēng)系統(tǒng)和空調(diào)開(kāi)始工作,。你開(kāi)始洗漱,，洗漱臺(tái)前的私人助手自動(dòng)為你播報(bào)今日天氣、穿衣建議等,。洗漱完畢,，早餐和咖啡已經(jīng)做好,。當(dāng)你走出家門(mén)，家里的電器自動(dòng)斷電,，等待你回家時(shí)再度開(kāi)啟,。

邊緣計(jì)算指在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，融合網(wǎng)絡(luò),、計(jì)算,、存儲(chǔ)、應(yīng)用核心能力的開(kāi)放平臺(tái),，就近提供邊緣智能服務(wù),，滿(mǎn)足行業(yè)數(shù)字化在敏捷連接、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù),、數(shù)據(jù)優(yōu)化,、應(yīng)用智能、安全與隱私保護(hù)等方面的關(guān)鍵需求,。在行業(yè)內(nèi)有個(gè)十分形象的比方,，邊緣計(jì)算猶如人類(lèi)身體的神經(jīng)末梢，可以對(duì)簡(jiǎn)單的刺激進(jìn)行自行處理,，并將特征信息反饋給云端大腦,。伴隨AIoT的落地實(shí)現(xiàn)，在萬(wàn)物智聯(lián)的場(chǎng)景中,，設(shè)備與設(shè)備間將互聯(lián)互通,，形成數(shù)據(jù)交互、共享的嶄新生態(tài),。在這個(gè)過(guò)程中,，終端不僅需要有更加高效的算力，在大多數(shù)場(chǎng)景中,，還必須具有本地自主決斷及響應(yīng)能力,。拿智能音箱舉例，其不僅需要支持本地喚醒的能力,，還應(yīng)該具備遠(yuǎn)講降噪的能力,，而由于實(shí)時(shí)性以及數(shù)據(jù)有效性的考慮，這方面的計(jì)算必須發(fā)生在設(shè)備端而不是云端,。

智能家居行業(yè)作為AIoT人機(jī)交互最重要的落地場(chǎng)景,，正吸引越來(lái)越多企業(yè)進(jìn)入。在這其中,，既有如Apple,、Google、Amazon等這樣的科技巨頭,，也有像海爾,、三星這類(lèi)的傳統(tǒng)家電廠商,，當(dāng)然也不乏小米、京東這樣的互聯(lián)網(wǎng)新貴,?；诨ヂ?lián)智能的構(gòu)想，未來(lái)的AIoT時(shí)代,，每個(gè)設(shè)備都需要具備一定的感知(如預(yù)處理),、推斷以及決策功能。因此,，每個(gè)設(shè)備端都需要具備一定不依賴(lài)于云端的獨(dú)立計(jì)算能力,，即上面提到的邊緣計(jì)算。

在智能家居的場(chǎng)景下,，通過(guò)自然語(yǔ)音的方式與終端設(shè)備進(jìn)行交互,，在當(dāng)前已成為行業(yè)主流。由于家庭場(chǎng)景的特殊性,，家用終端設(shè)備需精準(zhǔn)區(qū)分,、提取正確的用戶(hù)命令(而不是家人在談話時(shí)無(wú)意說(shuō)到的無(wú)效關(guān)鍵詞)，以及聲源,、聲紋等信息,，因此，智能家居領(lǐng)域的語(yǔ)音交互對(duì)于邊緣計(jì)算也提出了更高要求,，具體表現(xiàn)在以下幾方面：

家居環(huán)境下聲場(chǎng)復(fù)雜，比如電視聲音,、多人對(duì)話,、小孩嬉鬧、空間混響(廚房做飯,、洗衣機(jī)等設(shè)備工作噪音),，這些容易干擾用戶(hù)與設(shè)備間正常交互的聲音，很大概率會(huì)在同一時(shí)間存在,，這就需要對(duì)各種干擾進(jìn)行處理,、抑制，使得來(lái)自真正用戶(hù)的聲音更加突出,。在這個(gè)處理的過(guò)程中,，設(shè)備需要更多的信息量來(lái)進(jìn)行輔助判斷。家居場(chǎng)景語(yǔ)音交互的一個(gè)必備功能是使用麥克風(fēng)陣列進(jìn)行多通道的同步聲音錄入,，通過(guò)對(duì)聲學(xué)空間場(chǎng)景進(jìn)行分析，使得聲音的空間定位更加準(zhǔn)確,，大幅提升語(yǔ)音質(zhì)量,。另一個(gè)重要功能是通過(guò)聲紋信息輔助區(qū)分真正用戶(hù),，使他的聲音從多人的竄擾中更加清晰地區(qū)分出來(lái)。這些都需要在設(shè)備端實(shí)現(xiàn),，且需要較大的算力支持,。

家居領(lǐng)域人機(jī)交互的本地識(shí)別離不開(kāi)邊緣計(jì)算，具體體現(xiàn)兩個(gè)方面：

高頻詞,。從實(shí)際統(tǒng)計(jì)來(lái)看,，用戶(hù)在特定場(chǎng)景下的常用關(guān)鍵詞指令數(shù)量有限。例如車(chē)機(jī)產(chǎn)品,，用戶(hù)最常使用的可能是“上一首/下一首”,，空調(diào)產(chǎn)品有可能最常用的命令是“開(kāi)啟/關(guān)閉”等，這些用戶(hù)經(jīng)常用到的詞就叫做高頻詞,。對(duì)于高頻詞的處理,，完全可以放在本地處理而不依賴(lài)于云端的延時(shí)，從而帶給用戶(hù)最佳的體驗(yàn),。

聯(lián)網(wǎng)率,。在智能家居產(chǎn)品尤其是家電產(chǎn)品落地的過(guò)程中，聯(lián)網(wǎng)率是一個(gè)問(wèn)題,。如何在不聯(lián)網(wǎng)的情況下讓用戶(hù)感知到語(yǔ)音AI的強(qiáng)大,，進(jìn)行用戶(hù)培養(yǎng)，也是邊緣計(jì)算在當(dāng)前的一個(gè)重要作用,。

家居領(lǐng)域的自然語(yǔ)言交互過(guò)程中,，當(dāng)所有的計(jì)算被放到云端時(shí)，聲學(xué)計(jì)算的部分將對(duì)云端計(jì)算造成較大壓力,，一方面造成云平臺(tái)成本的大幅增加;另一方面帶來(lái)計(jì)算延遲,，損害用戶(hù)體驗(yàn)。自然語(yǔ)音交互分成聲學(xué)和自然語(yǔ)言理解(NLP)兩個(gè)部分,，從另一個(gè)維度上來(lái)講,，可看成是“業(yè)務(wù)無(wú)關(guān)”(語(yǔ)音轉(zhuǎn)文字/聲學(xué)計(jì)算)和“業(yè)務(wù)有關(guān)”(NLP)的部分。業(yè)務(wù)有關(guān)的部分毫無(wú)疑問(wèn)需要在云端解決,，例如用戶(hù)問(wèn)天氣,、聽(tīng)音樂(lè)等需求，那么設(shè)備對(duì)用戶(hù)語(yǔ)句的理解,，以及天氣信息的獲取必須通過(guò)聯(lián)網(wǎng)來(lái)完成,。但是，對(duì)于用戶(hù)語(yǔ)音到文字的轉(zhuǎn)換,，例如下達(dá)指令“打開(kāi)空調(diào),、增加溫度等”，其中的部分甚至大部分計(jì)算是有可能在本地完成的,。這種情況下,，從本地上傳到云端的數(shù)據(jù)將不再是壓縮后的語(yǔ)音本身,，而是更為精簡(jiǎn)的中間結(jié)果甚至是文本本身，數(shù)據(jù)更為精簡(jiǎn),，云端計(jì)算更為簡(jiǎn)單,，則響應(yīng)也更為迅速。

所謂多模態(tài)交互即多種本體交互手段結(jié)合后的交互,，例如將多種感官融合,，比如文字、語(yǔ)音,、視覺(jué),、動(dòng)作、環(huán)境等,。人是一個(gè)典型的多模態(tài)交互的例子,，在人與人交流的過(guò)程中，表情,、手勢(shì),、擁抱、觸摸,，甚至是氣味,，無(wú)不在信息交換的過(guò)程中起著不可替代的作用。顯然,，智能家居的人機(jī)交互勢(shì)必不止語(yǔ)音一個(gè)模態(tài),，而是需要多模態(tài)交互并行。舉個(gè)例子,，智能音箱如果看到人不在家,，那就完全不需要對(duì)電視里誤放出的喚醒詞進(jìn)行響應(yīng)，甚至可以把自己調(diào)到睡眠狀態(tài);一個(gè)機(jī)器人如果感覺(jué)到主人在注視他,，那么可能會(huì)主動(dòng)向主人打招呼并詢(xún)問(wèn)是否需要提供幫助,。多模態(tài)處理無(wú)疑需要引入對(duì)多類(lèi)傳感器數(shù)據(jù)的共同分析和計(jì)算，這些數(shù)據(jù)既包括一維的語(yǔ)音數(shù)據(jù),，也會(huì)包括攝像頭圖像以及熱感應(yīng)圖像等二維數(shù)據(jù),。這些數(shù)據(jù)的處理無(wú)不需要本地AI的能力，也就對(duì)邊緣計(jì)算提出了強(qiáng)力的需求,。

AI算法對(duì)設(shè)備端芯片的并行計(jì)算能力和存儲(chǔ)器帶寬提出了更高的要求,，盡管基于GPU的傳統(tǒng)芯片能夠在終端實(shí)現(xiàn)推理算法，但其功耗大,、性?xún)r(jià)比低的弊端卻不容忽視,。在AIoT的大背景下，IoT設(shè)備被賦予了AI能力，一方面在保證低功耗,、低成本的同時(shí)完成AI運(yùn)算(邊緣計(jì)算);另一方面,，IoT設(shè)備與手機(jī)不同，形態(tài)千變?nèi)f化,，需求碎片化嚴(yán)重，對(duì)AI算力的需求也不盡相同,，很難給出跨設(shè)備形態(tài)的通用芯片架構(gòu),。因此，只有從IoT的場(chǎng)景出發(fā),，設(shè)計(jì)定制化的芯片架構(gòu),，才能在大幅提升性能的同時(shí)，降低功耗和成本,，同時(shí)滿(mǎn)足AI算力以及跨設(shè)備形態(tài)的需求,。