哈爾濱理工大學(xué)（威海） 譚智坤

我們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ髦兄悄芪锲吩絹碓蕉?，這些智能物品大多是基于單片機(jī)開發(fā)出來的，可以說，單片機(jī)的發(fā)展對(duì)于打造智慧城市和智能家居起到重要的作用。本文分析了單片機(jī)嵌入系統(tǒng)及人工智能的發(fā)展，僅供相關(guān)人士參考。

近年來，隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，各種智能化產(chǎn)品越來越多的出現(xiàn)在我們的日常生活當(dāng)中。在各種智能化產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，離不開單片機(jī)嵌入式技術(shù)的發(fā)展；同時(shí)，當(dāng)前的智慧城市建設(shè)與智能家居生活中，更是體現(xiàn)著單片機(jī)嵌入式技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

1 單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)

根據(jù)IEEE（電氣和電子工程協(xié)會(huì)）給出的定義，嵌入式系統(tǒng)是一種用于控制、監(jiān)視或者是進(jìn)行機(jī)器及設(shè)備運(yùn)行操作的裝置。其核心是由一個(gè)或幾個(gè)預(yù)先已編程的微處理機(jī)和單片機(jī)組成的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)是我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)中一種比較普遍的應(yīng)用形式，其能使被控制的設(shè)備更好地實(shí)現(xiàn)運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)化和控制的智能化。

嵌入式系統(tǒng)與一般的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相類似，也分為硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分。在嵌入式系統(tǒng)當(dāng)中，主要的部件是單片機(jī)系統(tǒng)，其可以與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、輸入輸出設(shè)備等可編程的控制計(jì)算設(shè)備等組成嵌入式系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)，然后被移植到其它相關(guān)的附屬設(shè)備當(dāng)中，進(jìn)行操作與控制。嵌入式系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)主要是由上層應(yīng)用技術(shù)軟件與嵌入式系統(tǒng)兩大模塊所構(gòu)成的。一般來說，其軟件系統(tǒng)主要作用是代替計(jì)算機(jī)完成相應(yīng)的操作與控制功能。通俗來講，單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)相當(dāng)于人的大腦組織，主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備的自動(dòng)化控制和操作，但在實(shí)際運(yùn)行中，單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)無法脫離系統(tǒng)中其它的應(yīng)用模塊而單獨(dú)運(yùn)行。目前，單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。

第一，嵌入式系統(tǒng)在智能家居監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。隨著科技的快速發(fā)展，當(dāng)前我們已經(jīng)進(jìn)入到智能家居時(shí)代。用戶無論是否在家都可以借助智能手機(jī)，利用里面的APP程序?qū)崟r(shí)監(jiān)控、觀看自己家中的生活環(huán)境，或者是控制自己家中安裝有單片機(jī)嵌入系統(tǒng)的智能型家電設(shè)備，當(dāng)發(fā)現(xiàn)家中出現(xiàn)問題后，就可以借助手機(jī)中的APP進(jìn)行控制。

第二，嵌入式系統(tǒng)還可以應(yīng)用在工業(yè)污染物的監(jiān)測(cè)工作當(dāng)中。目前，隨著工業(yè)化的發(fā)展，各種各樣的工廠，特別是化工廠數(shù)量越來越多，這在極大方便我們生活的同時(shí)，也對(duì)我們生活的環(huán)境造成了較為嚴(yán)重的污染。基于綠色可持續(xù)發(fā)展理念，人們對(duì)于環(huán)保的要求越來越高，對(duì)于污染物檢測(cè)系統(tǒng)的要求也越來越高。將單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用到環(huán)境污染物的檢測(cè)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的廢水、廢氣等污染物數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析和處理，能為人們的健康及生態(tài)環(huán)境的保護(hù)提供支撐。

在實(shí)際設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員大都是通過主控芯片將傳感器、現(xiàn)場(chǎng)機(jī)以及上位機(jī)進(jìn)行連接的。這樣就可以在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)借助不同類型的傳感器對(duì)各種可能污染環(huán)境的物質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，然后借助現(xiàn)場(chǎng)機(jī)對(duì)傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理和匯總，接著通過檢測(cè)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。在軟件的設(shè)計(jì)方面，主要是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置、數(shù)據(jù)的采集和處理以及傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)涉及到的軟件和協(xié)議。

第三，嵌入式系統(tǒng)在傳感器中的應(yīng)用。當(dāng)前，傳感器已經(jīng)成為人們耳熟能詳?shù)囊粋€(gè)詞語。所謂的傳感器，就是一種用于監(jiān)測(cè)的裝置，其主要的功能是通過將非電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，對(duì)電子信息進(jìn)行采集、控制和處理。在嵌入式系統(tǒng)中，硬件電路設(shè)計(jì)方面主要采用了反射型光電傳感器設(shè)計(jì)，因?yàn)樾酒蠖际呛谏?，這種黑色具有較強(qiáng)的吸光效果；同時(shí)，紅外光對(duì)于常見光的干擾具有較強(qiáng)的抵抗能力，因此，傳感器大都是采用紅外發(fā)射管發(fā)出的光照。

第四，嵌入式系統(tǒng)在人臉檢測(cè)中的運(yùn)用。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，刷臉已成為一種生活常態(tài)，不論是在智能家居生活中門禁系統(tǒng)的刷臉，還是現(xiàn)代交易中支付時(shí)的刷臉（例如支付寶到店刷臉付款等），可以說人臉識(shí)別技術(shù)逐漸受到越來越多人的關(guān)注。在人臉識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作中，也離不開單片機(jī)嵌入系統(tǒng)。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，此應(yīng)用最復(fù)雜最核心的是此應(yīng)用最復(fù)的雜核心是在軟件的編程方面，因?yàn)橐跈C(jī)器中進(jìn)行人臉的識(shí)別和驗(yàn)證，需要通過十分復(fù)雜的算法，并配合與其相適應(yīng)的指令，硬件才能實(shí)現(xiàn)刷臉功能。一般來說，設(shè)計(jì)人員主要是根據(jù)AdaBoost人臉識(shí)檢測(cè)算法原理，對(duì)人臉進(jìn)行識(shí)別。

雖然人臉識(shí)別技術(shù)被人們普遍關(guān)注，而且支付寶也開通了這一應(yīng)用，但實(shí)際運(yùn)用的人卻并不多，因?yàn)槿藗儽容^擔(dān)心網(wǎng)絡(luò)安全問題。隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，其安全性將大大提升，這種現(xiàn)狀會(huì)有所改變。

2 嵌入式系統(tǒng)與人工智能關(guān)系

在實(shí)際生活中，人工智能涉及到諸多學(xué)科的內(nèi)容，其應(yīng)用的范圍也比較廣泛。人工智能的發(fā)展離不開人嵌入式系統(tǒng)的支持，可以說，二者之間具有十分密切的關(guān)聯(lián)，甚至可以說是嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)才開啟了人工智能發(fā)展的進(jìn)程。

人工智能發(fā)展最終的目的是實(shí)現(xiàn)人類智力的代替，而人的智力則分為“思維”和“行為”兩種方式，其中，“思維”是由大腦獨(dú)立進(jìn)行的思考，而行為則是個(gè)體與客觀世界進(jìn)行的彼此交互。當(dāng)前，全球各國(guó)研發(fā)的人工智能，尚處于“思維”階段，例如著名的siri和阿爾法狗，就是其中典型的代表。但是要想提升人工智能的“行為”，讓其更有效地代替人的智力，就離不開嵌入式系統(tǒng)的支持，這也是當(dāng)前業(yè)界劃分“強(qiáng)人工智能”與“弱人工智能”的主要依據(jù)之一。其中，“弱人工智能”就是一種具有了一定行為能力的智能化工具，這種“弱人工智能”就是在MCU的基礎(chǔ)上，通過應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)的。隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的快速發(fā)展，我們已經(jīng)進(jìn)入到智能生活時(shí)代，智能化家居設(shè)備已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到我們的生活當(dāng)中。相信在互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的支持下，單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的研發(fā)會(huì)越來越高效，這就為人工智能的發(fā)展提供更大的助力，從而引領(lǐng)人工智能的發(fā)展方向，推動(dòng)人工智能技術(shù)更快速的發(fā)展，在更多領(lǐng)域的得到應(yīng)用，并更好地為我們的生活提供滿意的服務(wù)。

3 人工智能的未來發(fā)展探討

人工智能在未來的發(fā)展應(yīng)專注于某一領(lǐng)域，讓其在特定的領(lǐng)域能夠擁有超過該領(lǐng)域?qū)＜业乃?，從而代替人類開展相關(guān)的工作，而不是讓其對(duì)人全部的行為進(jìn)行模擬。只有這樣，不但能夠高效地解決這些領(lǐng)域存在的一些比較難以解決的問題，同時(shí)還能為人類提供更實(shí)用、更貼心的服務(wù)。

3.1 語言翻譯

隨著單片機(jī)嵌入系統(tǒng)開發(fā)的不斷深入以及人工智能技術(shù)的發(fā)展，未來的人工智能技術(shù)發(fā)展方面首先應(yīng)朝著語言翻譯方面探索。目前，人工智能在語言技術(shù)方面的發(fā)展尚不成熟，在具體的應(yīng)用中還存在者或多或少的不足，無法完全克服語言方面的障礙。在很多時(shí)候，對(duì)于人們輸入的語言還無法進(jìn)行高質(zhì)量的轉(zhuǎn)換，對(duì)于一些語速過快、語言模糊的成分，無法進(jìn)行有效的轉(zhuǎn)換。但是，相信隨著科技的發(fā)展，未來的人工智能會(huì)有效解決這一問題，從而幫助人們進(jìn)行理想的語言翻譯和轉(zhuǎn)換。

3.2 自適應(yīng)系統(tǒng)

自適應(yīng)系統(tǒng)能夠?qū)ν暾男畔⑦M(jìn)行準(zhǔn)確的處理，同時(shí)還能對(duì)一些殘缺的信息進(jìn)行處理，隨著技術(shù)的發(fā)展，甚至還可以對(duì)這些殘缺的信息進(jìn)行補(bǔ)全。但要想達(dá)到這一目標(biāo)，還需要相關(guān)最新技術(shù)的支持，促使人工智能得到大量相關(guān)信息的支撐。在未來，通過發(fā)展多路徑學(xué)習(xí)機(jī)制，能夠使自適應(yīng)系統(tǒng)在我們的日常生活中，通過學(xué)習(xí)的方式吸收到更多的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，從而在應(yīng)用中更加主動(dòng)地進(jìn)行信息的處理，并逐漸產(chǎn)生一定的預(yù)判能力。

3.3 服務(wù)人類

除了上述兩種發(fā)展趨勢(shì)以外，未來的人工智能將更多地用于服務(wù)人類。因?yàn)槿斯ぶ悄苁怯扇祟悇?chuàng)造出來的，而創(chuàng)造人工智能的初衷就是為了服務(wù)人類自身。因此，在未來的發(fā)展中，人工智能必然會(huì)繼續(xù)朝著這一趨勢(shì)深入。當(dāng)然，這也是大量從事人工智能技術(shù)研究的工作者總結(jié)出來的經(jīng)驗(yàn)。從當(dāng)前研究者對(duì)于人工智能研究的情況來看，也是朝著這個(gè)方向進(jìn)行探索的。例如：在智能手機(jī)中，各種人工智能小助手的存在，都是為了更好地幫助手機(jī)使用者方便應(yīng)用手機(jī)的各種功能，如查詢、打電話、發(fā)語音信息，或者是智能攔截騷擾電話、詐騙電話等。而在社會(huì)生產(chǎn)中應(yīng)用的人工智能技術(shù)，是為了提高生產(chǎn)的效率并提高生產(chǎn)的安全性。此外，目前的醫(yī)療輔助機(jī)器人、掃地機(jī)器人等人工智能產(chǎn)品，都是為人類生活服務(wù)的，其能使人們的日常生活變得更加便利。

結(jié)語：綜上，單片機(jī)嵌入系統(tǒng)的開發(fā)，對(duì)于人工智能的發(fā)展具有極大的價(jià)值，作為世界科技發(fā)展前沿的人工智能，已經(jīng)越來越廣泛地出現(xiàn)在我們的生活當(dāng)中，能為我們提供更優(yōu)質(zhì)的生活和工作服務(wù)，相信在未來的發(fā)展中，必然會(huì)更方便我們的生活。