劉家寶

近些年來，隨著科技尤其是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，家庭中的智能電器越來越多，它們能夠根據(jù)家中的實際狀況，自動開關(guān)或進行調(diào)整，使用起來非常方便。這些電器設(shè)備只是普普通通的硬件，怎么會這么聰明？怎么會有感知判斷的能力？它們是如何做到的呢？筆者將以“會聽話的風扇——聲控智能風扇”這個項目的實現(xiàn)為例，來回答這些問題。

聲控智能風扇，當對著它說“開”時，風扇開始轉(zhuǎn)動；再對它說“關(guān)”，風扇停止轉(zhuǎn)動。這是使用者操作后直觀的感受。

從聲控智能風扇角度來說，它能夠聽到外界的聲音，聽到后能控制自己的開和關(guān)。因此，要實現(xiàn)這個智能風扇，需要解決怎樣讓風扇聽到外界的聲音和風扇獲取指令決定開還是關(guān)這兩個問題。

怎樣讓風扇聽到外界的聲音？人是通過耳朵來獲取外界聲音的，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用中，物體是通過各種傳感器來感知世界的，因此可以借助聲音傳感器來讓風扇獲取外界的聲音。

風扇獲取指令后如何做出開、關(guān)的命令？物體其實是沒有智能的，它的智能是人給予的，智能硬件設(shè)備是通過人編寫的程序作出決定的，因此智能的核心在于算法，在于編寫的程序。

1.明確聲控智能風扇工作的具體流程

明確了聲控智能風扇工作的整個流程，其實也就確定了聲控智能風扇的算法。

聲控智能風扇收集當前環(huán)境聲音音量值，據(jù)此來判斷開、關(guān)，接著讓風扇轉(zhuǎn)動或者停止，這個過程一直在重復執(zhí)行著。

2.聲控智能風扇的輸入、輸出

聲控智能風扇獲取外界聲音后作出反應，因此聲控智能風扇的輸入是當前聲音音量值；作出的反應是風扇轉(zhuǎn)還是停，因此聲控智能風扇的輸出為風扇的轉(zhuǎn)速。以Python語言為例，使用input語句輸入聲音的具體數(shù)值，數(shù)值越大，聲音越強，使用print語句輸出風扇的轉(zhuǎn)速。

聲控智能風扇的工作過程中，一直在接收當前工作環(huán)境下的音量值，判斷后，輸出轉(zhuǎn)速值，重復執(zhí)行這個操作，沒有停止的時候，除非拔掉電源。因此，風扇的工作過程是一個沒有結(jié)束條件的循環(huán)。在Python語言中可以使用while條件循環(huán)，且循環(huán)條件一直為真，用偽代碼表示如下：

3.判斷風扇的開和關(guān)

風扇什么時候開、什么時候關(guān)，需要確定風扇的開、關(guān)條件。

聲控智能風扇打開的條件是獲取的當前聲音音量值高于標準值（無指令時環(huán)境的聲音音量值），聲控智能風扇關(guān)閉的條件也是獲取的當前音量值高于標準值的時候，用偽代碼表示如下：

為了便于后面閱讀和理解程序，統(tǒng)一變量名，當前音量值用變量x來存儲（x類型為整型），音量標準值為20，速度變量名為v（值為0表示不轉(zhuǎn)，值為100表示轉(zhuǎn)）。用Python語言描述風扇工作過程（本文代碼均用Python語言描述），參考程序代碼如下：

程序運行調(diào)試，驗證發(fā)現(xiàn)問題，轉(zhuǎn)速值一直為0沒有變化，問題出在哪里？

聲控智能風扇開和關(guān)的判斷條件是相同的，音量值高于標準值時，風扇開和關(guān)的條件都滿足，兩條給風扇速度的語句都執(zhí)行了，無法區(qū)分是轉(zhuǎn)還是停?；叵腼L扇工作過程，音量值第一次高于標準值時，風扇轉(zhuǎn)，第二次停，第三次轉(zhuǎn)，第四次停……我們可以發(fā)現(xiàn)這個規(guī)律：當音量值高于標準值的時候，奇數(shù)次轉(zhuǎn)，偶數(shù)次停，需要記錄次數(shù)。

1.Python編程完成風扇的程序

至此，聲控智能風扇程序部分完成了，參考代碼如下（代碼不唯一）：

2.實際產(chǎn)品中輸入、輸出

將程序代碼中input輸入當前聲音音量值的語句改為由聲音傳感器自動獲取，通過聲音傳感器獲取當前環(huán)境標準值，替換程序中設(shè)定的標準值20，再將print輸出風扇速度改為給電機一個電流，可以借助例如Arduino這類的開源硬件，將聲音傳感器、風扇電機與Arduino連接起來，將程序代碼灌入硬件中，就可以看到實際效果。

了解了聲控智能風扇智能的核心和實現(xiàn)過程，那么，溫控智能風扇、光控智能燈等智能設(shè)備是怎么做出來的、怎么會這么聰明、怎么會感知判斷等問題，也就能回答了。

對著聲控智能風扇說“開”，它真的能聽懂意思嗎？其實不然，根據(jù)編寫的代碼，它只是通過聲音傳感器獲取聲音，并沒有理解“開”這個語音的意思，第一次對著它說“關(guān)”，同樣也會轉(zhuǎn)起來。要想讓聲控風扇真正理解“開”這個語音，還得加上語音識別技術(shù)。

隨著人工智能時代的到來，生活中的智能設(shè)備會越來越聰明，功能會越來越強大，使用會越來越便捷?？萍几淖兾磥?，讓我們一起期待更加美好的未來吧！

（責任編輯：白玉磊）