智能(néng)家居産品大家耳熟能(néng)詳，智能(néng)音箱、智能(néng)門鎖、掃地機器人、智能(néng)照明等等，但若要回答一個原始問題——智能(néng)家居是什麼(me)？恐怕答案莫衷一是，這(zhè)取決于我們談論智能(néng)家居的時候，是將(jiāng)其視爲一個産品/技術、一個系統方案、一個業務、還(hái)是一個生态。本期深度報道(dào)，我們邀請行業内的領先廠商和行業人士，從不同角度讨論智能(néng)家居産業的趨勢和機遇。
從單品時代走向(xiàng)智能(néng)化、場景化方案時代
如果說消費者對(duì)于智能(néng)家居的認識是建立在種(zhǒng)類繁多的智能(néng)産品之上，那麼(me)接下來成(chéng)熟的場景化方案或許能(néng)讓消費者對(duì)智能(néng)家居的認識更加立體。四川愛點網絡科技有限公司（下文簡稱長(cháng)虹網絡）物聯網事(shì)業部總經(jīng)理姜海洋說道(dào)，從2013年至今，智能(néng)家居經(jīng)曆了衆多風口，包括互聯網電視、智能(néng)音箱等爆款單品之争，操作系統、服務應用等生态構建，有被資本、廠商追捧時的高光時刻，也有因體驗差、不智能(néng)、低價競争導緻的市場低谷。
圖注：四川愛點網絡科技有限公司物聯網事(shì)業部總經(jīng)理姜海洋
前期智能(néng)家居的主旋律在硬件設備普及和連接上，如今在5G和物聯網等産業快速發(fā)展的趨勢下有望從智能(néng)單品進(jìn)入AI智能(néng)時代，并改善前期的标準互通問題、網絡問題、接口和格式壁壘問題等等，都(dōu)讓智能(néng)家居産品由單一的信息孤島的閉環模式走向(xiàng)真正的标準化物聯網時代。
目前市面(miàn)上很多時候都(dōu)是大量産品的強行連接，功能(néng)重複堆砌，讓用戶迷失在一堆單品中間，交互體驗差。我們所看到的用戶期望，應該是把産品回歸爲用戶所用的本質，産品必須爲痛點買單，做到功能(néng)簡單，性能(néng)穩定，多場景無縫融合，自然交互，提升用戶使用黏性和滿意度。簡單來說，就是用戶上手難度趨近零，用戶滿意度趨近百分百。
基于不同用戶場景，長(cháng)虹網絡緻力于打造家庭全帶寬綜合業務解決方案，搭配不同技術方案和産品形态，爲用戶帶來輕松便捷的智能(néng)家居新體驗。
窄帶部分，長(cháng)虹網絡聚焦在安防和智能(néng)控制兩(liǎng)大方向(xiàng)，提供智能(néng)插座、紅外人體、門磁、煙感等設備。倡導“輕智能(néng)”的理念，“輕”是對(duì)消費者而言，價格合理，AI智能(néng)管理，無需過(guò)多人工幹預，讓消費者享受科技進(jìn)步帶來的生活便利和安全保障。
寬帶部分，依托5G、Wi-Fi 6的高帶寬網絡接入和覆蓋能(néng)力，與音視頻收看、監控、VR等大帶寬場景相結合，打造各類智能(néng)融合産品，比如5G+IPC、超高清機頂盒+遠場語音、Wi-Fi+NAS存儲+語音控制+Zigbee等，爲用戶提供從輕量級控制到複雜應用的完整體驗。
圖注：長(cháng)虹網絡家庭全帶寬綜合業務解決方案
對(duì)于人工智能(néng)、大數據、5G技術運用，長(cháng)虹網絡也做了很多努力。比如在功耗管理、傳感器檢測、狀态判定等多個領域都(dōu)有自研的核心算法，能(néng)夠保證産品在使用過(guò)程中功耗更低、檢測更準、穩定性更高。同時長(cháng)虹網絡公司注重大數據分析和用戶行爲分析等在場景上的定義和自動化上的應用。
長(cháng)虹網絡的理念是“輕智能(néng)”，倡導産品給消費者帶來舒适的生活體驗的同時又感覺不到它的存在，不會爲産品煩心。采用簡約化人性化的設計理念，或者說AI化的理念，極簡的交互和智能(néng)的引導無需更多的人工幹預，即可享受産品帶來的貼心服務，就像一個善解人意的管家一樣。采用人機交互結合智能(néng)算法，讓産品時刻學(xué)習用戶習慣，做到更懂用戶、更懂需求。
在終端産品通信協議方面(miàn)，姜海洋表示，長(cháng)虹網絡更傾向(xiàng)于标準化的鏈接協議，如Zigbee 3.0、LoRaWAN、NB-IoT等，從根本上解決不同品牌産品互聯互通的技術障礙，提升用戶操作體驗。産品通過(guò)相應的技術聯盟認證，如Zigbee 3.0認證，做到和其他廠家産品的互聯互通，打破閉環模式。同時，産品支持與谷歌，亞馬遜和華爲等生态的融合。在産品體系設計采用模塊化和強包容的理念，雲端、手機應用和産品支持多種(zhǒng)形式的對(duì)接。客戶可以單獨選擇其中任何一個或幾個部分。
對(duì)于5G技術，姜海洋認爲5G的三大特性——大帶寬、海量連接和超低時延，可爲其帶來更爲充滿想象的産品創意空間。例如，智能(néng)家居與家庭網絡覆蓋技術的結合，利用Mesh技術可實現智能(néng)家居的全屋分布式控制，超高清IPC監控與5G網絡的結合，帶來前所未有的畫質體驗和延時效果。同時，依托雲端平台和終端邊緣計算節點，實現AI賦能(néng)，構建更爲複雜的應用場景，比如家庭看護、雲課堂、個人助理等。
多協議共存、多協議連接變得更加普遍
互聯互通或許是智能(néng)家居一直存在的問題，無論是國(guó)内還(hái)是國(guó)外，都(dōu)存在多生态、多平台的現狀，不同産品之間無縫連接還(hái)不能(néng)完美解決，天貓精靈不能(néng)喚醒小米電視，蘋果設備無法在谷歌語音助手下實現操作，這(zhè)與萬物互聯的願景背道(dào)而馳。之所以出現這(zhè)種(zhǒng)情況，有分析認爲，一是因爲各個廠商更看重産品的使用體驗；二是産品的授權問題；再者就是目前仍以培養消費者剛需爲主。互聯互通的問題同樣反映在無線通信協議上，相對(duì)于生态/平台互聯互通的暫時無解，無線通信協議的互聯互通可以通過(guò)多協議方案緩解。
1、多協議方案需求提升
Silicon Labs亞太區IoT營銷高級經(jīng)理陳雄基表示，智能(néng)家居應用沒(méi)有一種(zhǒng)協議能(néng)成(chéng)爲絕對(duì)主流，藍牙、Wi-Fi、Zigbee、Z-Wave、Thread和專有網絡都(dōu)具有不同的特性。爲了充分利用各種(zhǒng)協議的優勢，優化智能(néng)家居設備的性能(néng)、功耗和效率，對(duì)多協議連接技術的需求與日俱增。因此，智能(néng)家居的一個趨勢是：多協議連接變得更加普遍。在這(zhè)樣的趨勢下，需要一種(zhǒng)支持多種(zhǒng)無線通信協議的芯片，對(duì)于終端廠商而言，這(zhè)種(zhǒng)芯片在成(chéng)本和産品尺寸上的益處是顯而易見的。Silicon Labs的Wireless Gecko第二代平台就可以提供具有動态多協議連接能(néng)力的無線解決方案，例如EFR32MG21、EFR32MG22E和EFR32BG22等SoC産品都(dōu)支持多個協議。基于多協議SoC進(jìn)行設計，可以將(jiāng)無線子系統的材料清單（BOM）減少多達40％，可以簡化印制電路闆（PCB）的設計，并且可以通過(guò)使用RF共存方法消除多個無線電之間的潛在幹擾。
EFR32BG22支持新的藍牙5.2規範、藍牙測向(xiàng)和藍牙網狀網絡，其功耗非常低，可以使藍牙産品的電池續航時間達到10年，從而滿足智能(néng)家居等物聯網應用對(duì)性價比的要求。EFR32MG22是專爲Zigbee Green Power（綠色能(néng)源）應用而優化的最小尺寸、最低功耗的SoC，是使用紐扣電池或通過(guò)能(néng)量收集供電的Zigbee設備的理想選擇，其目标應用包括智能(néng)家居傳感器、照明控制等。Silicon Labs對(duì)WirelessGecko第二代平台的芯片、軟件和解決方案開(kāi)發(fā)賦予長(cháng)期承諾，這(zhè)使得客戶能(néng)夠去實現先進(jìn)的設計，升級到新的産品功能(néng)，并重複利用其硬件和軟件投資（這(zhè)是單點解決方案所無法做到的）。
圖注：Silicon Labs亞太區IoT營銷高級經(jīng)理陳雄基
2、實現聯網安全，同時兼顧産品特性
另外，陳雄基表示，智能(néng)家居的另一個趨勢是：更強大但影響較小的安全性。這(zhè)裡(lǐ)的影響是指不能(néng)在實現安全性的同時對(duì)電池壽命、帶寬、CPU使用率和系統成(chéng)本等産生不可接受的影響。
Silicon Labs一直緻力于在這(zhè)方面(miàn)進(jìn)行深入研究，其Z-Wave SmartStart等新技術使智能(néng)家居技術更易于部署且更加安全。SmartStart建立在Z-Wave行業領先的S2安全框架上，該框架是與網絡安全防黑客專家共同開(kāi)發(fā)的，爲已經(jīng)完備的Z-Wave設備提供了更高的不可穿透性。通過(guò)在本地爲家庭設備以及在集線器或網關中爲雲功能(néng)提供安全的通信，S2完全消除了設備在網絡中被黑客入侵的風險。此外，Silicon Labs還(hái)于2020年3月推出了全新的SecureVault技術，該技術憑借當前最先進(jìn)的硬件和軟件安全保護功能(néng)組合，可以幫助物聯網設備制造商提高産品安全性、簡化開(kāi)發(fā)并加快上市時間。
無線通信協議LoRa推動智能(néng)家居差異化設計
未來智能(néng)家居仍然是多種(zhǒng)無線通信協議并存，沒(méi)有可以通吃智能(néng)家居的唯一無線通信協議，隻有符合場景和用戶需求的無線通信協議，在這(zhè)樣的情況下，LoRa以新姿态進(jìn)入智能(néng)家居領域。
Semtech中國(guó)區銷售副總裁黃旭東（Mike Wong）表示，智能(néng)家居是一個曆史悠久、但還(hái)在持續增長(cháng)且不斷創新的市場。從商業模式來看，無論是開(kāi)發(fā)商先期集成(chéng)、還(hái)是裝修公司全屋整裝、以及消費者單品購買（DIY），這(zhè)幾個市場都(dōu)在快速發(fā)展，Semtech及夥伴也提供相應的支持；從技術趨勢來看，諸如Wi-Fi、Zigbee、Z-WAVE和藍牙等技術已經(jīng)在智能(néng)家居中得到了廣泛的應用，但是LoRa的低功耗和廣覆蓋能(néng)力，正在使其從各種(zhǒng)無線通信協議中脫穎而出，提供智能(néng)家居應用一個全新的、具有差異化和優化功能(néng)的技術。
圖注：Semtech中國(guó)區銷售副總裁黃旭東（Mike Wong）
實際上LoRa已經(jīng)加快了在智能(néng)家居的商業化。Semtech公司的LoRa技術和芯片産品在全球物聯網領域内得到了廣泛的應用，諸如柚石科技（YoSmart）等公司采用LoRa器件一直在深耕智能(néng)家居這(zhè)個市場，并已經(jīng)取得了不俗的業績。柚石科技利用LoRa器件開(kāi)發(fā)了YoLink消費級智能(néng)家居套件，它包括一系列傳感器，用于移動追蹤、門鎖管理、車庫門監控、燃氣/水閥使用、管道(dào)洩漏檢測和電源插座監控等應用。該解決方案可與現有的家庭基礎設施無縫集成(chéng)，并提供包括能(néng)源使用量和使用狀态在内的實時數據。此外，門鎖和管道(dào)洩漏傳感器會提醒房主注意潛在的風險，讓用戶對(duì)其家居安全性感到放心，并能(néng)夠迅速做出反應以防止威脅的産生。
1、LoRa智能(néng)家居器件LLCC68d
Mike Wong介紹，Semtech在中國(guó)宣布推出全新的LoRa智能(néng)家居器件（LLCC68d），從而將(jiāng)LoRa的市場應用範圍從以行業類低功耗廣域網（LPWAN）爲主，大幅度擴展到智能(néng)家居、社區和消費者應用。LLCC68d收發(fā)器可爲室内和鄰近區域内的物聯網（IoT）設備提供低功耗和穩定的覆蓋，以連接用于安全防護、環境監測和提供便利等應用場景的無線傳感、控制設備。新的LoRa智能(néng)家居芯片LLCC68d兼容國(guó)際LoRa聯盟（LoRaAlliance）标準LoRaWAN®協議，可滿足諸如智能(néng)鎖和照明等低延遲智能(néng)家居應用，實現了低成(chéng)本網絡擴展，并在今天的物聯網市場中爲許多基于LoRaWAN的B2B和B2C解決方案提供了橋梁。
這(zhè)款新型收發(fā)器可支持電池供電無線傳感、控制設備。它具有600nA的休眠電流和4.6mA的工作接收電流功耗等級。借助其對(duì)低功耗局域網（LAN）使用場景LoRa調制模式，以及針對(duì)傳統使用場景的（G）FSK調制的支持，該器件可與現有的LoRaWAN網絡兼容，并且還(hái)可以支持專有通信協議。
2、LoRa爲廠商、用戶帶來更多價值
在智能(néng)家居市場中，無論是專業的電氣工程師，還(hái)是可能(néng)沒(méi)有電子技術基礎的消費者，他們的共同需求都(dōu)是易于安裝和即插即用的便捷性、不受建築材料及形态影響的無線連接能(néng)力、能(néng)夠長(cháng)達數年不用維護的電池續航能(néng)力、以及可以從室内擴展到建築周邊的全面(miàn)覆蓋。而LoRa技術的低功耗和長(cháng)距離特征，加上LoRaWAN協議帶來的互聯互通，可以完全滿足這(zhè)些專業用戶和最終消費者的需求，同時還(hái)提供組網靈活、以及可以跟蹤監控室外資産、老人/小孩、寵物等附加功能(néng)，從而支撐智能(néng)家居系統提供更多的價值。
随着物聯網和智能(néng)化技術及應用的發(fā)展，無處不在的聯網和智能(néng)成(chéng)爲了一枚硬币不可分割的兩(liǎng)面(miàn)，因此Semtech采用了多層次的物聯網和智能(néng)化融合策略，并通過(guò)與各領域内的夥伴協作，實現兩(liǎng)者協同發(fā)展。Semtech爲了推動物聯網與人工智能(néng)/軟件算法的融合，提供了LoRa Cloud這(zhè)一簡便易用的雲服務，它提供複雜的解決方案組件，并將(jiāng)其轉換爲API調用，使用戶可以在LoRa網絡之上快速開(kāi)發(fā)各種(zhǒng)智能(néng)應用。除此之外，Semtech在中國(guó)有很多合作夥伴都(dōu)在雲端提供人工智能(néng)和各種(zhǒng)應用算法，他們與基于Semtech的LoRa技術的網絡相結合，形成(chéng)了一個完整的物聯網/智能(néng)化大生态，并促進(jìn)了各自的發(fā)展。
智能(néng)家居的健康、安全功能(néng)將(jiāng)更受關注
随着5G、AI、雲計算等技術的發(fā)展，智能(néng)化産品已經(jīng)滲透到我們生活的方方面(miàn)面(miàn)，智能(néng)家居的發(fā)展已經(jīng)勢在必行。近幾年，智能(néng)家居是以住宅爲平台，基于物聯網技術、軟件系統、雲計算平台構成(chéng)的家居生态圈，通過(guò)數據收集，分析用戶行爲數據，從而爲用戶提供個性化的服務。而在所有智能(néng)家居中，家電智能(néng)化的比較多，可以說現在我們的生活中已經(jīng)出現了很多智能(néng)家電的身影，比如我們可以遠程通過(guò)智能(néng)手機、智能(néng)音箱指揮掃地機器人、電視機等家電的工作。
傳統家電行業的發(fā)展已經(jīng)放緩，多數傳統品類呈現了下滑趨勢。據資料顯示，全球智慧家庭市場空間預計2023年將(jiāng)增長(cháng)到1570億美元。艾邁斯半導體（ams）認爲，從智能(néng)家居的細分領域來看，除了智能(néng)家電，智能(néng)安防、智能(néng)照明、智能(néng)音響等市場也在不斷擴大。
智能(néng)安防在家庭中也逐漸扮演着越來越重要的角色，像智能(néng)門鎖、智能(néng)攝像機、智能(néng)安防傳感器等或將(jiāng)成(chéng)爲下一個爆發(fā)點，尤其是在一些有老人和孩子的家庭，他們對(duì)于智能(néng)安防類産品的需求會更大。特别是在新冠肺炎疫情暴發(fā)以後(hòu)，人們對(duì)于健康和安全的關注度會更大，因此，消費者對(duì)于智能(néng)設備的需求將(jiāng)更加強烈。人們更加希望在特殊時期，智能(néng)設備可以代替人工勞動，或是希望智能(néng)設備更好(hǎo)地保護人們安全，例如，爲了避免人直接接觸電梯按鍵的無接觸智能(néng)乘梯解決方案，實現園區内電梯、門禁、攝像頭、藍牙等設備的互聯管理，住戶通過(guò)手機APP、微信小程序或者手機藍牙即可遠程呼叫(jiào)電梯。
不管是哪種(zhǒng)智能(néng)家居，都(dōu)需圍繞用戶需求，讓智能(néng)家居的場景真正懂人性，所有用戶指令，都(dōu)將(jiāng)圍繞自身與家庭的需求，進(jìn)行場景生成(chéng)。隻有真正從用戶體驗出發(fā)，智能(néng)家居行業才能(néng)走得更長(cháng)遠。
提升智能(néng)産品使用體驗，傳感器角色加重
艾邁斯半導體（ams）是全球領先的先進(jìn)傳感器解決方案設計和制造商，衆多全球領先制造商均憑借艾邁斯半導體的傳感技術實現先進(jìn)系統的設計。“傳感即生活”,ams緻力于創建使設備和技術更智能(néng)、更安全、更易用、更環保的傳感器解決方案。
ams認爲，目前智能(néng)家居還(hái)沒(méi)有快速推廣和應用的原因之一就是行業内缺乏統一的通信協議标準。智能(néng)家居的理想形态一定是多場景聯動的全屋智能(néng)。雖然目前智能(néng)家居衆多單品放量，但由于品牌衆多、通信協議複雜，智能(néng)家居生态處于割裂狀态，設備之間相互獨立，用戶體驗相對(duì)單一。
另一個原因就是安全問題。由于智能(néng)家居應用場景的特殊性與私密性，安全問題便成(chéng)了擺在行業面(miàn)前的一大難題。而這(zhè)主要分爲三個方面(miàn)，即平台安全、設備安全和通信安全。平台安全主要是指智能(néng)家居平台存在的各類安全問題，包括用戶身份認證、設備訪問控制、設備聯動安全等方面(miàn)；設備安全研究主要集中在設備固件漏洞挖掘和設備側信道(dào)分析等方向(xiàng)；通信協議安全主要用于保護用戶敏感信息在傳輸過(guò)程中不被洩露或竊取。因此，通信安全研究主要集中在協議漏洞挖掘和網絡使用分析。
用戶的認可是智能(néng)家居快速推廣和應用的一個要點。廠商可以從用戶的角度出發(fā)，現在的一些智能(néng)家居産品隻是專注于自身技術和功能(néng)的實現，對(duì)用戶體驗重視不夠，因此用戶會産生一種(zhǒng)“高大空”的感覺。真正的智能(néng)家居要圍繞用戶需求，以對(duì)家庭的關愛爲主導，并可以通過(guò)雲端的計算了解用戶行爲并反饋，形成(chéng)雙向(xiàng)的人機交互。
針對(duì)這(zhè)些問題，ams接下來會嘗試創新一些适用于智能(néng)家電的傳感方案，并大力推進(jìn)與方案廠商、家電廠商的合作，協助客戶研發(fā)各類新型的産品。
1、智能(néng)家電或成(chéng)爲行業發(fā)展的突破口
智能(néng)家電很有可能(néng)率先成(chéng)爲智能(néng)家居的突破口。随着生活水平的提高，消費者對(duì)智能(néng)化的需求也越來越高，一些系統穩定、體驗感強的智能(néng)家電越來越被認可。而在全部的智能(néng)家居應用中，智能(néng)影音和娛樂類産品市場份額約40%，智能(néng)電視、智能(néng)投影、智能(néng)音響類産品市場增長(cháng)迅速。
家電的智能(néng)化要根據周圍環境的不同自動做出響應，不需要人爲幹預，這(zhè)種(zhǒng)自動感知周圍環境，必然少不了傳感器的參與。因此先進(jìn)的傳感技術是支持智能(néng)家居發(fā)展的重要因素。目前有四類傳感器應用在智能(néng)家電上，分别是紅外對(duì)管、接近傳感器、1D ToF傳感器（區别于3D ToF）和三角距離傳感器。其中，紅外對(duì)管和接近傳感器具有成(chéng)本小、功耗低的優勢，但容易受到外界因素影響。比較适用在智能(néng)家居的自動翻蓋和自動掀馬桶圈的衛浴、自動水龍頭等對(duì)精度要求不高的場景。1D ToF傳感器的價格偏貴，但性能(néng)較高，适用在掃地機器人的障礙物識别和樓梯檢測；智能(néng)電視的人體靠近檢測；智能(néng)燈的靠近點亮；投影儀的人眼保護以及自動對(duì)焦功能(néng)；3D智能(néng)門鎖等應用場景。
除了傳感技術，人工智能(néng)、5G、大數據等技術都(dōu)是推動智能(néng)家居發(fā)展的關鍵。因爲智能(néng)家居不僅提供了傳統家居的居住功能(néng)，同時還(hái)兼備了設備網絡化、設備信息化、設備自動化，具備全方位交互信息的功能(néng)。比如，人工智能(néng)中的語音識别、圖像識别等基礎技術，是智能(néng)家居的标準配置。5G速度快、頻段多、功耗低和低時延的特點，使智能(néng)設備之間的“感知”更精确更迅速，這(zhè)有利于提高整個智能(néng)家居控制系統的智慧化程度。
圖注：1D ToF傳感器TMF8801結構
2、1D ToF傳感器在智能(néng)家居的應用多樣化
ams針對(duì)智能(néng)家居市場推出了包括0.1℃的高精度溫度傳感器AS6200，可以做溫度控制，實時記錄房間的溫度，從而通知空調等家電做出調整；應用于智能(néng)照明方案的AS7221，可以自動調整室内的燈光亮度和色溫；1D ToF測距方案TMF8801/TMF8701用于智能(néng)掃地機器人的避障、3D方案可以用于智能(néng)門鎖、光譜方案用于知道(dào)洗衣機衣物是否清晰幹淨等。
ams非常看好(hǎo)1D ToF傳感器在智能(néng)家居中的應用，其相比其它傳感器具有很多優勢，比如可識别多個物體、精度高、監測距離較遠、可自動校準、抗污能(néng)力強等等。以ams的新産品TMF8801爲例，其内置算法可以根據測量的結果，自動切換近距和遠距離模式，使近距和遠距的距離計算更加精準。2cm~2.5m檢測距離，可以給智能(néng)家電提供了更大的設計空間。
衆所周知，看電視的距離關系着眼部健康，離電視越近，眼内的直肌收縮力也愈強，也就愈容易造成(chéng)視疲勞，特别是自控力不足的小孩子，不自覺地就會被電視吸引，越靠越近。我們試想一下，可否在電視中裝一個能(néng)夠測量人是否接近的方案，一旦有人出現在電視前一定範圍内，電視就會自動提醒或調解亮度或關閉顯示器，以此來達到保護視力的目的。現在市場上的部分激光電視，爲了防止人靠近激光發(fā)射端傷害人眼，已經(jīng)加了距離類的感應傳感器。
除了人體接近檢測外，1D ToF傳感器還(hái)可以搭配智能(néng)電視的攝像頭實現自動對(duì)焦功能(néng)。目前主流的相機對(duì)焦方案有兩(liǎng)種(zhǒng)，一種(zhǒng)是基于CCD半導體成(chéng)像器件的聚焦方案，其利用物體光反射的原理，物體反射回來的光被相機上的傳感器CCD接收，通過(guò)計算機處理，帶動電動對(duì)焦裝置進(jìn)行對(duì)焦。随着相機的像素越來越高，對(duì)焦時間會越來越久。另一種(zhǒng)是測距的對(duì)焦方案，使用1D ToF傳感器，可以直接給出對(duì)焦距離，這(zhè)提高了對(duì)焦速度，相對(duì)于其他對(duì)焦方案速度更快，成(chéng)本也更低。
總之，随着智能(néng)家居的不斷發(fā)展，傳感器也將(jiāng)迎來更廣闊的發(fā)展前景。“以傳感器解決方案打造完美世界”一直是ams的使命，而智能(néng)家居是打造世界的第一環，未來ams繼續在智能(néng)家居行業發(fā)力，把芯片做的越來越容易使用，且擁有更多創新功能(néng)，以我們自己的方式推進(jìn)智能(néng)家居進(jìn)一步升級，從而讓用戶獲得更好(hǎo)的體驗。
先進(jìn)IP方案推動人工智能(néng)在智能(néng)設備中的應用
人工智能(néng)（AI）的介入使得智能(néng)設備實現可自主判斷和決策，随着技術突破，AI引起(qǐ)全世界熱潮，普遍認爲人工智能(néng)時代即將(jiāng)來臨，而Imagination Technologies的IP方案可爲這(zhè)個目标提供有力的技術支撐。
目前，消費者正迅速地了解真正的AI所帶來的好(hǎo)處，他們將(jiāng)對(duì)設備的智能(néng)化程度提出更高的要求，這(zhè)將(jiāng)導緻對(duì)内置AI功能(néng)的新型智能(néng)家電的需求激增。Imagination Technologies資深産品總監Andrew Grant表示，“随着終端客戶對(duì)其供應商的要求越來越高，我們看到了一種(zhǒng)普遍的趨勢。通過(guò)研究我們發(fā)現，在這(zhè)些市場中終端客戶需要高質量的、可爲他們帶來明顯優勢的AI控制産品。幸運的是，Imagination的産品非常适用于加速家居監控、通信、可穿戴設備和語音等應用。”
圖注：Imagination Technologies資深産品總監Andrew Grant
用戶需要簡單、易用的解決方案。例如，爐竈可以自行關火，從而不會使食物煮焦；又如，可以遠程使用家居監控系統來查看誰在自己家門口，從而可以與訪客或快遞員進(jìn)行溝通。用戶還(hái)希望設備可以了解自己的喜好(hǎo)，例如知道(dào)是誰訂購了産品，或者了解用戶對(duì)家中空調或暖氣的使用偏好(hǎo)，甚至知道(dào)冬天的早晨應該何時開(kāi)燈。當我們將(jiāng)真正的AI置入設備中時，上述所有功能(néng)就會伴随着AI的便利性而實現了。
據介紹，Imagination Technologies是一家芯片IP供應商，其IP作爲構建模塊被用于專業的系統級芯片（SoC）中。Imagination可以爲家用電器和可穿戴設備提供全面(miàn)支持，包括基于Imagination神經(jīng)網絡加速器（NNA）系列産品的嵌入式人工智能(néng)（AI）解決方案、圖形處理器（GPU），以及通過(guò)Imagination的Wi-Fi和低功耗藍牙（Bluetooth LE）産品所實現的連接能(néng)力。
1、提升邊緣設備運行AI神經(jīng)網絡能(néng)力
Imagination的技術可以應用于嵌入式和移動設備、電視、空調以及家庭和工作場所中的許多其他設備。Imagination打造了在邊緣設備上運行AI神經(jīng)網絡推理的能(néng)力，從而使自己成(chéng)爲人工智能(néng)物聯網（AIoT）領域的領導者。Imagination的NNA具有無與倫比的可擴展性，從小于1平方毫米的單核到擁有極高算力的多核，Imagination可提供從1TOPs（每秒萬億次運算）到160TOPs的計算能(néng)力。相比運行相同任務的CPU，NNA的計算速度可以快100倍。
Imagination是邊緣和終端設備AI推理的全球領導者。Imagination的NNA爲設備提供了“大腦”，可以非常快速地運行神經(jīng)網絡和機器學(xué)習AI任務，從而支持邊緣設備運行面(miàn)部識别、物體識别和分類功能(néng)，其運行速度放在以前隻有數據中心應用才能(néng)達到。而現在，這(zhè)些功能(néng)在家裡(lǐ)的設備上就可以執行，或許這(zhè)對(duì)隐私和性能(néng)都(dōu)有好(hǎo)處。
Imagination可以轉換和運行原本用于數據中心的網絡，例如百度飛槳（PaddlePaddle）框架，并將(jiāng)它們導出爲适用于邊緣推理的版本。這(zhè)意味着用戶可以在家用AI設備上受益于對(duì)速度/性能(néng)和精确度進(jìn)行了優化的小型網絡模型。
2、着眼于未來的應用場景，探索AI應用機遇
Imagination將(jiāng)重點關注在未來的探索和創新過(guò)程中會出現的終端用戶應用場景，并創建可以在未來幾年支持這(zhè)些應用場景的IP。例如，Imagination可以設想消費者和終端客戶將(jiāng)如何在家中使用家用機器人，然後(hòu)确保Imagination的芯片設計具有前瞻性、未來适用性和高度靈活性，從而可以用于全新的應用場景。
Imagination相信，人工智能(néng)在智能(néng)家居領域擁有非常光明的前景，而Imagination才剛剛起(qǐ)步。Imagination正緻力于探索中國(guó)的白色家電、空調和其他AI應用的機遇，期待可以幫助終端客戶在未來享受智能(néng)家居帶來的優勢。
語音交互成(chéng)主流，多功能(néng)微控制器加速離線語音開(kāi)發(fā)
使用體驗是智能(néng)設備開(kāi)發(fā)時的關注點，除了借助新型傳感器之外，當涉及到機器學(xué)習的時候，還(hái)依賴具備一定算力的微控制器：在語音識别應用上，機器學(xué)習在開(kāi)發(fā)上更加便利，開(kāi)發(fā)者不需要有深厚的經(jīng)驗，僅需有足夠的數據即可，因此帶動機器學(xué)習在更多場景中的運用。雲端實現的語音識别存在隐私問題，并且使用體驗受限于網絡連接質量，因此，基于機器學(xué)習的離線語音識别技術開(kāi)始普及。
圖注：離線語音識别與雲端語音識别對(duì)比
離線語音識别設備可以讓用戶在無需聯網的情況下使用，隔絕外部數據收集，保證用戶的安全與隐私，在實現操控的同時，兼顧便利與安全。新唐科技微控制器應用事(shì)業群副總經(jīng)理林任烈介紹，在智能(néng)家居領域，對(duì)于大部分具有控制需求的家電，都(dōu)可以透過(guò)附加離線語音識别的能(néng)力來及提升産品價值，比如：空調、洗衣機、烤箱、微波爐等。
通常離線語音識别的核心部分是“喚醒詞”引擎或者算法，該算法根據收集到的足夠多的音頻樣本，建立出喚醒詞數據集，并用此進(jìn)行訓練。林任烈表示，離線語音識别的難點在于，客戶需要對(duì)語音識别算法有一定的基礎才能(néng)開(kāi)發(fā)産品。針對(duì)這(zhè)個問題，新唐科技提供新一代的機器學(xué)習架構，并提供相關的開(kāi)發(fā)平台，協助客戶快速開(kāi)發(fā)語音識别産品,用戶僅制作集喚醒詞數據集，即可完成(chéng)設計。新唐科技NuMaker-PFM-M487、NuMaker emWin M487平台支持自行定義語音指令、語言與數量。新唐提供的語音訓練模型與雲端訓練相比，是較爲輕量化的語音關鍵詞識别，核心微控制器M487特性包括：
高達192MHz的指令周期(Cortex-M4内核)，工業級操作溫度範圍-40°C至105°C
完整的硬件加解密加速器支持包含AES、DES、TDES、ECC、SHA、HMAC等加解密算法，以及RNG随機數産生器
支持Secure Boot、KPROM、SPROM、Flash Lock、Tamper detection等安全功能(néng)
支持Ethernet 10/100 MAC、USB高速接口(帶片上PHY)、USB全速界面(miàn)(帶片上PHY)、CAN BUS2.0B界面(miàn)
豐富模拟外設包含一組12bit5 MSPS ADC、兩(liǎng)組12bit 1 MSPSDAC、三個運算放大器、兩(liǎng)個模拟比較器提供完備軟件開(kāi)發(fā)平台與多種(zhǒng)RTOS，如Arm Mbed、FreeRTOS、AliOS，迅速開(kāi)發(fā)應用軟件，連至雲服務，産生新智能(néng)應用。
新唐使用深度神經(jīng)網絡(DeepNeural Networks, DNN)和卷積神經(jīng)網絡(Convolutional Neural Networks, CNN)兩(liǎng)種(zhǒng)不同的機器學(xué)習模型，并使用梅爾頻率倒譜系數(Mel-Frequency Cepstral Coeff icient,MFCC)來撷取音頻特征，并輸入模型訓練。用戶可以根據訓練結果，自行調整模型大小和參數，取得最适合的機器學(xué)習模型。
圖注：新唐科技NuMaker-PFM-M487（上）和NuMaker-emWin-M487（下）開(kāi)發(fā)闆
克服傳統掃地機器人弊端，SLAM技術前景看好(hǎo)
掃地機器人是一個熱門智能(néng)家居産品，早期的掃地機器人移動軌迹并無規律，碰壁、被障礙物卡住等問題是常見的現象。新技術的運用使得目前的掃地機器人已變得非常智能(néng)，可通過(guò)傳感器對(duì)室内的環境進(jìn)行掃描建圖，并實現自主規劃式清掃，還(hái)能(néng)做到自主回充、斷點續掃等功能(néng)。
這(zhè)種(zhǒng)技術被稱爲SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）可即時定位與地圖構建，SLAM使得機器人或其他設備在自身位置不确定的條件下，在完全未知環境中創建地圖（Mapping），同時利用地圖進(jìn)行自主定位和導航（Localization），實現路徑規劃（Navigation）的技術。傳統的視覺定位導航、GPS定位導航、超聲波定位導航等存在缺憾，日漸式微，相比之下，SLAM開(kāi)始乘勢而起(qǐ)，技術的不斷演進(jìn)，SLAM解決了其運算量巨大、需要PC級别處理器的瓶頸。
圖注：深圳樂動機器人營銷總監David Nie
據深圳樂動機器人營銷總監David Nie介紹，SLAM在智能(néng)家居行業的前景還(hái)是廣闊的，除了居家安防機器人外，還(hái)可以用于空調清潔移動機器人和陪伴機器人等需要底盤控制及室内檢測的等産品。樂動機器人所采用的核心芯片爲100%國(guó)産主流Arm構架的四核1.3GHz/1.4GHz高性能(néng)芯片，算力可以支持視覺、SLAM算法、運動控制、精準避障、快速定位、即時建圖等機器人絕大多數功能(néng)，爲國(guó)内掃地機器人行業所使用的最高等級處理器，并提供雙核1.2GHz芯片的降本方案。
樂動機器人使用的是775-795納米波長(cháng)（三角測距雷達）及905納米（ToF激光雷達）技術，激光安全等級FDA Class1，爲市場主流掃地機器人所采用雷達激光規格，采用三角測距法或ToF方案通過(guò)電機帶動激光頭做360°激光掃描，實現對(duì)環境的邊界測量并構建地圖。激光雷達具有價格經(jīng)濟性好(hǎo)和環境适應性強的優勢，在白天和黑夜的工作環境下都(dōu)能(néng)實現比較好(hǎo)的地圖構建及規劃，但對(duì)小障礙物體識别能(néng)力上沒(méi)有視覺SLAM（VSLAM）強，但如果搭配線激光雷達（如樂動固态激光雷達），可以極大的彌補這(zhè)方面(miàn)的短闆。VSLAM爲未來掃地機及AI視覺提供了一個方向(xiàng)，是一個極好(hǎo)的賣點，如不考慮成(chéng)本的因素（如一個雙目攝像頭的成(chéng)本爲100元人民币以上，加上更高的算法芯片及更高的光濾波零件，總成(chéng)本增加約150-180元人民币以上），搭配足夠強的算法團隊，VSLAM應該可以提供更好(hǎo)的障礙物規避，居家安防等功能(néng)，但是視覺方案受限光的幹擾，天生對(duì)環境适應能(néng)力差，比如在落地窗等高光，以及黑暗環境下的識别能(néng)力大打折扣。
智能(néng)設備仍不是消費者剛需，家裝渠道(dào)或爲其“帶貨”
廠商以新技術、新功能(néng)力推智能(néng)産品的時候，消費者買單嗎？建博網創始人兼總經(jīng)理大荔（殷春燕）認爲，智能(néng)家居概念已經(jīng)火了很多年，但這(zhè)個行業圈内紅火、圈外冷，換言之，就是搞産品、搞電子制造的供應商很活躍，但是另外一邊，消費者對(duì)于智能(néng)家居産品的接受度并不高，因此，智能(néng)産品要想大規模滲透到市場，渠道(dào)的力量很關鍵。
圖注：建博網創始人兼總經(jīng)理大荔（殷春燕）
大荔表示，消費電子是靠技術創新去驅動的一個産業。以智能(néng)手機爲例，每一輪智能(néng)手機技術革新都(dōu)是因爲處理器芯片的升級，驅動力來自于諸如高通、Arm這(zhè)樣的公司不斷提升處理器性能(néng)，手機随之叠代，不斷支持更大、更複雜軟件和應用，在這(zhè)個過(guò)程中，用戶粘度會越來越強。另一個驅動力來自于像華爲這(zhè)樣的公司，在通信技術上走在世界的前列，讓我們有更大的無線網絡帶寬，從而帶動消費電子産業的升級，本質上也是技術成(chéng)熟驅動。
智能(néng)家居和消費電子産業的邏輯不一樣，是技術先行，最早就是由通信技術公司開(kāi)始推動市場，他們從技術的角度看到市場的未來，但是從市場的角度來看，結果卻未盡如人意，智能(néng)家居發(fā)展了將(jiāng)近有10年的時間，其實并沒(méi)有真正的大熱起(qǐ)來。問題出在哪裡(lǐ)呢？大荔認爲，技術隻是智能(néng)家居的基礎層，比如說無線通信技術，包括甚至是5G，都(dōu)是智能(néng)家居的基礎層。但是智能(néng)家居是一個系統方案，不是一個産品、一個技術，現在最大的瓶頸在于場景方案不成(chéng)熟。産品公司設計了一堆産品功能(néng)，但是消費者感知不到這(zhè)些功能(néng)有什麼(me)實質性價值。很多智能(néng)産品在消費者手中真正使用期限隻有三個月，也就是說，消費者出于新鮮感，將(jiāng)産品買回去，然後(hòu)發(fā)現沒(méi)有什麼(me)實際用處，三個月之後(hòu)産品就很有可能(néng)被消費者擱淺，這(zhè)其實違背了做智能(néng)家居和物聯網的初衷。
大荔認爲，目前智能(néng)家居産品落地往往有兩(liǎng)種(zhǒng)方式，一種(zhǒng)是爆品，通過(guò)品牌本身在C端具有較高認知度實現産品落地，比如像小米、華爲，這(zhè)種(zhǒng)産品往往具有很強的消費力。另一種(zhǒng)是全屋整裝，通過(guò)諸如地産這(zhè)樣的精裝渠道(dào)，以前裝智能(néng)家居系統方案的形式落地。在第二種(zhǒng)方式中，消費者感知的并不是某一兩(liǎng)款智能(néng)産品，而是全屋整裝解決方案，包含精裝修、家電、控制系統、軟裝等，此時智能(néng)産品隻是智能(néng)家居一個組成(chéng)部分。許多智能(néng)家居廠商已經(jīng)開(kāi)始與房地産、家裝公司合作，將(jiāng)其産品集成(chéng)進(jìn)智能(néng)家居整體解決方案，一方面(miàn)借助線下渠道(dào)的力量更快地觸達消費者，一方面(miàn)將(jiāng)目标用戶拓展至消費能(néng)力更強、年齡層次更廣的群體中。
但是智能(néng)家居廠商面(miàn)臨的難題是，第一，如何讓傳統的、有很強落地和帶貨能(néng)力的家居建裝渠道(dào)商選擇好(hǎo)的産品和方案，第二，如何讓這(zhè)些渠道(dào)商更好(hǎo)地推廣産品，向(xiàng)消費者傳遞産品價值，甚至是知道(dào)如何設計出場景化、系統化方案。第三，家居電商才是最了解消費者需求的渠道(dào)商，未來下一代智能(néng)家居解決方案或將(jiāng)由家居電商向(xiàng)上遊産品和系統方案商提出需求，智能(néng)家居廠商需要考慮如何與家居電商深入合作。要解決上述難題，就需要一個中間媒介，實際上這(zhè)是建博網創建的初衷，也就是在智能(néng)産品供應商和家居電商渠道(dào)之間建立通道(dào)，讓前者的産品更快進(jìn)入市場。
來源：本文已首發(fā)于《中國(guó)電子商情·芯聞路1号》7月刊“深度報道(dào)”欄目。