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从技术成熟度曲线来看,VR/AR及认知能力在2017年会碰撞出怎样的惊喜?

2017-01-04 Max Maxfield 阅读:
虚拟现实、增强现实、嵌入式视觉、嵌入式语音、认知(推理、思考)系统,就在一年前,这些技术离我们还那么遥远,而现在就在我们身边,触手可及。这些技术彼此毫不相干,真正让人向往的是虚拟现实与深度学习系统结合起来并具备认知能力。有人预测,到2021年,嵌入式系统将会具备一定程度的认知能力,距现在只有不到5年的时间了。

2017年,VR、AR及认知系统技术将开始以令人惊喜或出人意料的方式结合在一起。Vplednc

一些毫不相干的技术,如虚拟现实、增强现实、嵌入式视觉、嵌入式语音以及认知(推理、思考)系统,纷纷呈现在大众面前。2017年,这些技术将开始结合在一起形成复杂的系统,提供人们难以想像的能力,2017年可能成为一个转折年。Vplednc

认知能力

我们首先考虑认知系统。认知系统是指使用自然语言处理和机器学习来让人与机器更自然地进行交互的系统,也指观察并从周围发生的事件进行学习的系统。Vplednc

信息技术研究和分析公司Gartner在“未来一年即将大热的技术趋势”报告中对未来的技术趋势进行了跨行业分析,是商业战略家、首席创新官、研发团队负责人、企业家、新兴技术团队及全球市场开发商在开发其新技术时需要考虑的。Vplednc

Gartner总结的技术成熟度曲线分为五大阶段:技术萌芽期(Technology Trigger),期望膨胀期(Peak of Inflated Expectations),泡沫化的谷底期(Trough of Disillusionment),稳步爬升的光明期(Slope of Enlightenment)和实质生产的高峰期(Plateau of productivity)。在2014年的技术成熟度曲线中,尽管当时学术界兴趣很浓,机器学习在曲线中也没能占有一席之地。Vplednc

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图1:2014年Gartner技术成熟度曲线:机器学习没有出现在图中(来源:Gartner)Vplednc

令人惊奇的是,仅仅过了一年,在2015年的技术成熟度曲线中,机器学习已经到达期望膨胀期的顶峰。Vplednc

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图2: 2015年Gartner技术成熟度曲线:机器学习已升至顶峰(来源:Gartner)Vplednc

人工神经网络(ANN)由多个神经元层组成。早期的系统仅支持包含很少神经元的几个神经元层,网络本身是线性的。最近的神经网络,如Google的TensorFlow,则支持多输入和多输出以及每级多个层。Vplednc

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图3:支持多输入多输出以及每级多个层的神经网络 来源(Max Maxfield)Vplednc

此外,现在已经可以创建多达1000个层的深度神经网络。使用可提高抽象能力的前端工具,以及将浮点网络转换成定点网络的后端工具,可以增强这些网络。浮点网络用于训练,定点网络用于布署。Vplednc

深度学习能力因此显著提高。大多数人利用深度学习完成的任务是嵌入式视觉。的确,在今年的嵌入式视觉峰会上,能够识别随机图像的系统遍布展区。最滑稽的是有人惊呼:“嵌入式视觉系统没说‘嗨,有一个人要转身’,你不能在这里转身!”Vplednc

深度学习的意义远不止于此,新的应用四处涌现。例如,经过适当训练的系统可以观看一段视频,判断可能听到的声音,然后用足以混淆人类视听的方式来产生这些声音。具有嵌入式视觉功能的耳机可以检测并识别目标,并将这一场景描述给有视觉障碍的用户。Vplednc

对于这些学习系统能够完成的任务,我们只不过了解了一些皮毛而已。有人预测到2021年,嵌入式系统将会具备一定程度的认知能力,距离现在只有不到5年的时间了。Vplednc

虚拟及增强现实

虚拟现实的整个用户体验都是由计算机产生的。复杂的虚拟现实系统在学术、工业及军事中的应用已经有一段时间,但这些系统的体积和功耗比较大,而且价格昂贵,无法在商业和个人应用中普及。Vplednc

2016年推出的高端Oculus Rift和HTC Vive虚拟现实头盔改变了一切。紧随其后的是一些中档系统,如PlayStation VR,和低端系统,如三星的Gear VR和谷歌的Daydream。Vplednc

人们第一次体验高端系统时,感觉就好像在《星际迷航》的全像甲板上,沉浸的感觉真实得让人可怕。如果一个人恐高,当发现自己正站在一个虚拟城市高楼的边缘时,他会感觉自己双腿发颤。Vplednc

虚拟现实系统各种游戏和应用的场面堪称壮观,人们已开始考虑将虚拟现实与认知能力相结合。设想你自己是某个游戏中神秘谋杀案的调查者,你可以在大夏四周走来走去,查看各种物证,并询问各个角色谋杀案发生时他们在什么地方,当时正在做什么,并观察他们的反应,如他们下意识地环顾四周、舔嘴唇等。Vplednc

更令人激动的也许是增强现实,它通过计算机产生的感应输入,如声音、视频、文本、图形和/或GPS数据等,对现场直接或间接观看真实的物理环境进行增强(或补充)。Vplednc

增强现实可支持娱乐应用,如快速流行的Pokémon GO。这款游戏在2016年夏季发布以后迅速演变为一种全球现象,是2016年用户数最多且最赚钱的移动应用,全球下载量超过5亿次。Vplednc

然而,娱乐只是增强现实应用的冰山一角,事实上,增强现实可能应用于人类生活的方方面面。Vplednc

真正让人向往的是虚拟现实与深度学习系统结合起来并具备认知能力。假定你要对家里的一些东西进行维修,具有认知能力的增强现实机器人除了指导你进行维修,还能观察你把东西(如螺钉)放在了什么位置,并在需要时帮你找到它们。再例如你正在与一个兜售商品的人谈话,你的增强现实系统会仔细倾听你们谈话的内容,同时抓住一些非语言的线索,随时让你知道他们讲的是真话还是谎言。Vplednc

就在一年前,许多人还认为上述概念只是一个遥不可及的梦想,现在这些技术却真实地在我们身边。我相信在2017年,这些技术将会以令人兴奋的、难以预料的、甚至让人惊奇的方式相结合。Vplednc

(原文发表于EDN美国版,Jenny Liao编译)Vplednc


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Max Maxfield
EEWeb主编。Max为EE Times的Designlines栏目提供内容,涵盖可编程逻辑、微控制器单元和原型设计。 多年来,他设计了从硅芯片到电路板,脑波放大器到蒸汽朋克“Display-O-Meters”的所有产品。 他拥有英国谢菲尔德谢菲尔德哈勒姆大学的控制工程学士学位。
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