智能家居實(shí)現(xiàn)語音控制還需克服重重困難
隨著智能家居越來越受到關(guān)注,且市場(chǎng)規(guī)模日益擴(kuò)大,其產(chǎn)品呈井噴式發(fā)展。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《中國智能家居設(shè)備行業(yè)市場(chǎng)前瞻與投資報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示,智能家居行業(yè)雖然起步較晚,但市場(chǎng)需求量大,預(yù)計(jì)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。
值得關(guān)注的是,智能語音助理結(jié)合智能家電,在2017年發(fā)酵后,2018年將看到更多借助智能語音助理的應(yīng)用及系統(tǒng)真正出現(xiàn)在生活周遭,為智能家居市場(chǎng)注入更有力的發(fā)展動(dòng)能。 >>>推薦閱讀:智能家居存在哪些安全風(fēng)險(xiǎn),該如何防御呢
語音控制為智能家居市場(chǎng)注入活水
根據(jù)智能家居實(shí)驗(yàn)室講師引用國外市調(diào)機(jī)構(gòu)所做的統(tǒng)計(jì),2015~2020年間,智能家居年復(fù)合成長率(CAGR)將達(dá)50%。這些成長估算數(shù)字,對(duì)相關(guān)業(yè)者來說可能相當(dāng)具有吸引力,然而要讓智能家居持續(xù)成長,近年備受矚目的語音控制可謂功不可沒。雖然語音助理的概念是由Apple智能手機(jī)中的Siri所開啟,但Amazon Echo智能音箱卻是最快跳脫手機(jī)之外,讓語音助理在智能家居發(fā)光發(fā)熱的裝置,逼得Google、Apple相繼跟進(jìn),以強(qiáng)化其在智能家居市場(chǎng)的占有率及地位。
因此可以說,智能家居市場(chǎng)的新一波高潮,是由語音控制所激起。某企業(yè)執(zhí)行官表示,對(duì)于老人或非智能裝置的重度用戶來說,要花時(shí)間了解或是操作手機(jī)應(yīng)用程序(App)或是家庭的控制面板,相當(dāng)有難度。透過語音,可以更直接的下達(dá)指令,操作相對(duì)簡單,因此不僅智能家居相關(guān)大廠看好語音控制在智能家居的發(fā)展力道,其他應(yīng)用領(lǐng)域,包括車用、室內(nèi)定位…等,都已開始導(dǎo)入語音控制這項(xiàng)既有卻直至近期才更有發(fā)揮空間的技術(shù)。
相對(duì)的,也因語音控制直覺、簡單易用的特性,刺激消費(fèi)者對(duì)于導(dǎo)入智能家居的意愿更高。再者Amazon透過低價(jià)補(bǔ)貼方式,將Echo智能喇叭賣給其電子商務(wù)的PRIME會(huì)員,雖然是打造新型態(tài)的在線購物使用體驗(yàn),但也同時(shí)助長了智能家居的發(fā)展。換句話說,無論是Google、Apple或是微軟(Microsoft)等平臺(tái)業(yè)者,透過語音控制技術(shù)讓更多型式的智能裝置能在家中的生活空間取得更大的地位,讓更多物聯(lián)網(wǎng)(IoT)裝置更容易進(jìn)入家庭的領(lǐng)域,所以語音助理的應(yīng)用不僅為家庭生活帶來更多的驚奇,也進(jìn)而帶動(dòng)智能家居在2018年有較明顯的進(jìn)展。
也因此2018年家電展已可見到有更多的家電、鬧鐘或是其他產(chǎn)品不但可連網(wǎng),并具備可透過Alexa、Google個(gè)人助理(Google Assistant)或Siri控制的特性。某企業(yè)營銷策略總監(jiān)表示,語音是最自然的人機(jī)接口,它可執(zhí)行觸控及手勢(shì)做不到的免持操作,因此成為控制智能家居裝置的理想方式。除此之外,與繁忙的辦公室或吵雜的街道相比,家庭是一個(gè)相當(dāng)私人、安靜而狹窄的場(chǎng)所,因而也較適合語音控制的使用環(huán)境,因此在家庭中采用語音控制可說是順理成章。
現(xiàn)今最流行的智能家居語音控制設(shè)備是智能音箱,例如Amazon Echo或Google Home,以及用于控制智能家居裝置的云端虛擬助理。透過連接智能音箱到其他智能家居設(shè)備,可以實(shí)現(xiàn)多重裝置的語音控制,例如提供語音命令,像是“Alexa,請(qǐng)Blink啟動(dòng)我家的安全系統(tǒng)?!币虼耍砸粋€(gè)聰明的智能音箱可作為私人音訊管家為出發(fā)點(diǎn),智能家居將更為便利,未來也可能更個(gè)性化。
不過,即使語音助理可望為智能家居挹注新的發(fā)展動(dòng)能,但單靠語音控制就能讓智能家居的發(fā)展持續(xù)暢旺嗎?當(dāng)然不會(huì)那么容易。 >>>延伸閱讀:除了智能音箱 語音助手還將從這五大領(lǐng)域深入
百花齊放通訊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)正在收斂
某企業(yè)技術(shù)長指出,智能家居要能大力發(fā)展起來必須天時(shí)地利人和,也就是整體生態(tài)系統(tǒng)、連網(wǎng)裝置與云端服務(wù)都要相對(duì)成熟,且需要統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)消除不兼容問題,再加上要克服進(jìn)入門坎,簡易安裝步驟,提升消費(fèi)者使用經(jīng)驗(yàn),才能有較好的開展。
在此之前,可透過云端服務(wù)將智能家居的家電產(chǎn)品串連起來,但這并非百分之百的解決之道,所幸,已有大廠開始進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)融合的工作,可望加速解決智能家居連網(wǎng)裝置不兼容的問題。2018年的智能家居百花齊放的通訊標(biāo)準(zhǔn),不僅會(huì)慢慢收斂為主流的幾項(xiàng)技術(shù),如藍(lán)牙(Bluetooth)、Thread、ZigBee或Wi-Fi…等,還會(huì)出現(xiàn)能夠支持多種標(biāo)準(zhǔn)的單一裝置。如此一來,一方面可以降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)復(fù)雜度,使各家業(yè)者的產(chǎn)品能進(jìn)一步兼容,還能使裝置與云端之間的網(wǎng)關(guān)(gateway)消失。
所謂的讓網(wǎng)關(guān)消失,例如,手機(jī)并未內(nèi)建ZigBee,若要透過手機(jī)控制家中內(nèi)建ZigBee的燈具,或是ZigBee燈具的數(shù)據(jù)要上傳導(dǎo)到云端時(shí),都需要透過額外的網(wǎng)關(guān)作為中介。若是單一裝置支持多重標(biāo)準(zhǔn),意味著,裝置本身可以依據(jù)要執(zhí)行的工作選擇相對(duì)應(yīng)的技術(shù),如透過ZigBee下控制、要與手機(jī)鏈接將數(shù)據(jù)傳上云端時(shí)切換為使用藍(lán)牙,就不需要再透過網(wǎng)關(guān),使用者在使用上也能更加簡便、在建置智能家居系統(tǒng)時(shí)也可更為容易。
業(yè)者普遍認(rèn)為,目前燈具控制部分已采用ZigBee為大宗;而若需要透過手機(jī)連接則以藍(lán)牙為主。意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics)亞太區(qū)模擬、微機(jī)電與感測(cè)組件資深技術(shù)營銷工程師則表示,觀察現(xiàn)階段智能家居連網(wǎng)裝置的發(fā)展,可發(fā)現(xiàn)藍(lán)牙5.0因擁有網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(mesh)與低功耗的特性,有后來居上的態(tài)勢(shì),未來智能家居裝置內(nèi)建藍(lán)牙5.0的比重將逐漸增加。
這并不是說其他的短距低功耗通訊技術(shù)會(huì)完全被排除,而是在不同的使用環(huán)境下會(huì)有最適用的通訊技術(shù)出現(xiàn),并逐漸收斂為只剩幾項(xiàng)主流無線技術(shù),這正呼應(yīng)智能家居單一裝置支持多重?zé)o線標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展趨勢(shì)。且這也顯示業(yè)者的想法,技術(shù)那么多,支持者也眾多,押對(duì)寶也不容易,更不可能只有一種無線通信技術(shù)能夠獨(dú)大,因此將最有可能的幾項(xiàng)技術(shù)挑出來,在單一芯片中全數(shù)支持,或者與第三方進(jìn)一步合作,將是最佳的方式。
選邊站時(shí)刻來臨
將龐雜的無線技術(shù)“理清”后,還有云端辨識(shí)與服務(wù)系統(tǒng)的問題需要解決。不僅如此,大多數(shù)業(yè)者都無法做到由上至下的垂直整合,專精的技術(shù)可能只占整體生態(tài)系統(tǒng)的某一部分,因此得與多方公司進(jìn)行合作,這將提高產(chǎn)品研發(fā)成本與難度,而這也導(dǎo)致業(yè)者得面臨選邊站的時(shí)刻。
目前三大云端服務(wù)供貨商各自有自己的云端服務(wù)平臺(tái),且透過語音控制智能家居裝置,產(chǎn)品更是需要支持三大業(yè)者的云端平臺(tái),才能使語音控制系統(tǒng)得以精確辨識(shí)語音指令及運(yùn)作順暢。但并非所有的廠商皆有能力同時(shí)支持不同的云端服務(wù)平臺(tái),此時(shí)廠商僅能依市場(chǎng)發(fā)展風(fēng)向,選擇何種語音識(shí)別技術(shù)與云端平臺(tái)。
據(jù)了解,目前三大巨頭勢(shì)力消長情況,前兩年已Apple HomeKit較為熱門,今年是Amazon獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。明年是否會(huì)換成Google Home熱度較高,實(shí)在很難說得準(zhǔn),且這三大廠商未來是否會(huì)有在智能音箱之外整合其他周邊的產(chǎn)品計(jì)劃,也尚未明朗,這也相對(duì)考驗(yàn)廠商對(duì)于智能家居產(chǎn)品的設(shè)計(jì)布局。
而語音控制技術(shù)未來是否能夠標(biāo)準(zhǔn)化?因牽涉到利益的問題,大廠是否開放其語音相關(guān)關(guān)鍵性技術(shù),也仍在未定之天,也許未來業(yè)者彼此間會(huì)進(jìn)一步組成策略聯(lián)盟,推展某一項(xiàng)智能家居或語音控制技術(shù),但現(xiàn)階段業(yè)者僅能以何種技術(shù)使用率較高作為選擇的依據(jù)。
智能家居產(chǎn)業(yè)開始趨向整合的情況。未來,這些智能家居連網(wǎng)設(shè)備將透過中央集線器不斷增加彼此的互連,從而實(shí)現(xiàn)“深層連接”(deep linking)。深層連接亦即讓來自不同供貨商和使用各種應(yīng)用程序編程接口(API)的不同產(chǎn)品彼此互連,以提供更優(yōu)異的用戶體驗(yàn)。例如,一個(gè)智能家居系統(tǒng)能于門鈴攝影機(jī)辨識(shí)出主人離開家時(shí)降低供熱溫度、關(guān)閉燈光并鎖上大門及啟動(dòng)安全系統(tǒng)。最近Amazon以10億美元收購Ring,即反映智能家居解決方案供貨商正在尋求更深度的垂直整合以擴(kuò)大其產(chǎn)品組合,一方面希望能夠主導(dǎo)智能家居生態(tài)系統(tǒng),一方面能夠提供更無縫連接的智能家居解決方案予消費(fèi)者。
技術(shù)日新月異 強(qiáng)化語音控制精確度
智能家居或是語音控制標(biāo)準(zhǔn)的收斂之外,還是得考慮現(xiàn)階段語音控制技術(shù)仍有哪些技術(shù)上的不足與未來發(fā)展,才能使語音控制技術(shù)能夠更深入到人們的日常生活,發(fā)展腳步能更加穩(wěn)健。
某企業(yè)智能系統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)表示,以智能音箱來說,現(xiàn)在大部分的使用者還是用來聽音樂為主,用戶對(duì)于其精準(zhǔn)度的要求大約是在對(duì)智能音箱下指令時(shí),才較為重視,也就是在使用者說的時(shí)候要精準(zhǔn)。
進(jìn)一步解釋“精準(zhǔn)”義,例如,透過Echo下達(dá)播放音樂的指令時(shí),若是講了跟播放音樂無關(guān)的幾句話,Echo可能就無法辨識(shí),而人類卻可以透過關(guān)鍵詞就可清楚地知道哪些是真正的指令,而那些語句是廢話。另外,現(xiàn)今的語音識(shí)別技術(shù)對(duì)于斷句不明確、臺(tái)灣國語或是語義部分的辨識(shí)度也有待加強(qiáng),這不僅對(duì)使用者而言會(huì)產(chǎn)生困擾,也是當(dāng)前語音識(shí)別需突破的技術(shù)面問題。
目前自動(dòng)語音識(shí)別(ASR)和前端語音處理的最新發(fā)展已使得語音控制相當(dāng)成熟和有效。ASR引擎可以理解多種語言和口音,而語音生物辨識(shí)可用于辨識(shí)系統(tǒng)中預(yù)先登錄的特定用戶,以在智能家居環(huán)境中提供不同的權(quán)限。但是,目前的技術(shù)仍然限制在5公尺的范圍內(nèi),并且難以在多人同時(shí)交談或吵雜的環(huán)境中操作。
AI推一把 語音識(shí)別更精確
上述的問題在人工智能(AI)進(jìn)入到語音識(shí)別技術(shù)后,相信可迎刃而解。林志豪認(rèn)為,自然語言處理(NLP)漸漸的會(huì)解決斷句、語義…等問題,因?yàn)樽匀徽Z言處理已漸可做到情感語義分析,肯定可以判斷某一些句子是無意義的“噪聲”。不過,如何將AI順利加入到語音控制裝置中,這也將考驗(yàn)業(yè)者的能力。
不僅如此,現(xiàn)在主流語音識(shí)別技術(shù),由于開發(fā)者主要的語言使用環(huán)境是透過英文,因此許多非英語系國家消費(fèi)者在使用語音控制時(shí),有時(shí)會(huì)面臨系統(tǒng)突然「聽不懂」的狀況。不過隨著人工智能的導(dǎo)入語音識(shí)別軟件算法的能力可望不斷提升,可預(yù)期未來語音識(shí)別技術(shù)會(huì)更加適用于非英語系國家。
MEMS麥克風(fēng)扮演重要硬件角色
軟件算法的精進(jìn),也需要配合較佳的硬件麥克風(fēng)相輔相成,才能提供使用者較佳的使用經(jīng)驗(yàn)。謝景翔指出,語音控制或是智能音箱對(duì)于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)麥克風(fēng)的要求是,首先是高辨識(shí)度、再來則是靈敏度、麥克風(fēng)的效能與更優(yōu)異的訊噪比(SNR)。
意法半導(dǎo)體模擬、微機(jī)電與感測(cè)組件技術(shù)營銷經(jīng)理陳建成補(bǔ)充,要讓數(shù)字或模擬訊號(hào)的麥克風(fēng)更能符合語音控制技術(shù)的需求,業(yè)者皆致力于在縮小封裝、降低功耗、強(qiáng)化聲學(xué)過載點(diǎn)(AOP)效能,以及更好的訊噪比表現(xiàn)。其中,聲學(xué)過載點(diǎn)的表現(xiàn)越佳,智能音箱在吵雜的環(huán)境中,收到的聲音不會(huì)過于失真,也能過濾掉背景噪音。
除了辨識(shí)軟件精確度及硬件產(chǎn)品的加持外,語音控制技術(shù)也面臨非技術(shù)性的挑戰(zhàn)。一些非技術(shù)性的挑戰(zhàn)例如隱私,可說是消費(fèi)者主要關(guān)心的一個(gè)問題。用戶也許會(huì)思考,“語音控制設(shè)備是否一直在記錄我的每句說話?”、“我所說的每一句話,會(huì)不會(huì)透過智能音箱被有心人士聽到?”
為了消除使用者的疑慮,相關(guān)業(yè)者也戮力研發(fā)新技術(shù)以克服這些挑戰(zhàn)。例如把不同用戶說的話分離,這就牽涉到利用復(fù)雜算法來分離每個(gè)用戶的語音,且能夠理解語音串流方向,知道哪些涉及語音命令,哪些只是背景人聲。另一個(gè)即將出現(xiàn)的趨勢(shì)是采用更多的終端設(shè)備邊緣處理(on-device edge computing)功能,以便在沒有云端系統(tǒng)連接的情況下實(shí)現(xiàn)語音控制和聲音感測(cè),從而改善延遲和隱私。未來幾年內(nèi)將可看到采用這些技術(shù)的智能揚(yáng)聲器和其他語音控制設(shè)備。
非技術(shù)面的挑戰(zhàn)將以跳脫智能音箱至所有特殊產(chǎn)品上,例如照護(hù)上的用戶界面,假設(shè)是給獨(dú)居長輩使用,有沒有辦法串接的很人性化,讓老人家在也可“無痛”使用?例如語音對(duì)語言的轉(zhuǎn)換、是否要接上網(wǎng)絡(luò)線、電話線或是插上SIM卡,以保持網(wǎng)絡(luò)通訊訊號(hào)暢通?另外,對(duì)外連網(wǎng)的技術(shù)也很重要。
智能家居中的無線短距網(wǎng)絡(luò),在傳輸語音封包時(shí),會(huì)先將封包壓縮,以利于其既有的帶寬速度可順利進(jìn)行傳輸。上述的一些技術(shù)與非技術(shù)面考慮皆可透過軟件與硬件解決,而用戶對(duì)語音控制技術(shù)較大的非技術(shù)面考慮,是否采用該技術(shù)的關(guān)鍵,主要為安全性。
安全性為重要考慮
影響語音控制技術(shù)進(jìn)入到智能家居或其他應(yīng)用領(lǐng)域的原因很多,包括使用者的習(xí)慣是否被建立、是否提供更多“控制”功能以外的附加價(jià)值、是否有更“特別”的應(yīng)用出現(xiàn),以及安全性的問題。其中,安全性可說是消費(fèi)者最為關(guān)注的部分。
語音控制因?yàn)闋可娴骄W(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牟糠?,因此?shì)必會(huì)引發(fā)消費(fèi)者對(duì)其安全性的疑慮,不過現(xiàn)在各傳輸技術(shù)都有其獨(dú)特的加解密方式,也有相關(guān)芯片業(yè)者專注于安全芯片的研發(fā),應(yīng)該可以解決消費(fèi)者的擔(dān)心。更何況,現(xiàn)今的黑客會(huì)選擇對(duì)其“有用”的內(nèi)容,做入侵、擷取或破解的動(dòng)作,一般的家電控制命令語音,對(duì)黑客的吸引力可能相對(duì)較低。
不僅黑客令人擔(dān)憂,智能音箱能否忽略錯(cuò)誤的指令,或是識(shí)別證確的說話者,如小朋友惡作劇亂下指令、小偷用語音開啟家中門鎖…等狀況,也是讓使用者相當(dāng)頭痛的安全性問題。此時(shí)即可彰顯語音控制結(jié)合聲紋辨識(shí)的重要性,目前仍是得觀察大廠的語音識(shí)別入口是否會(huì)加上聲紋辨識(shí)功能,才能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)在終端產(chǎn)品上。然而,加入聲紋辨識(shí)不但可提高安全度,也可以讓產(chǎn)品制造商推出更“個(gè)性化”的專屬產(chǎn)品,因此可預(yù)期未來市面上也會(huì)出現(xiàn)加入聲紋辨識(shí)技術(shù)的語音控制產(chǎn)品。
跳脫控制領(lǐng)域 未來路更長遠(yuǎn)
未來智能家居語音控制會(huì)如何變化?殺手級(jí)應(yīng)用又會(huì)出現(xiàn)在哪里?業(yè)者普遍認(rèn)為,語音控制若不只是被動(dòng)的收音、下指令,而能轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向的溝通,并可提供更多信息,例如針對(duì)天氣給予使用者穿衣服的建議、提供食譜…等,抑或者不限于單一的智能音箱,而是分散于多個(gè)裝置,進(jìn)一步解決控制命令無法“翻墻”傳輸?shù)搅硪粋€(gè)房間的問題,這樣將可更提高使用者的使用意愿。
目前語音控制應(yīng)用的大宗在手機(jī)上的就是看天氣、行事歷、打電話與播放音樂,而在手機(jī)以外的裝置上,幾乎還是以音箱控制為大宗。但目前情況有一點(diǎn)變化,例如從臺(tái)灣之光阿福寶(AfoBot)與華碩(Asus)Zenbo,可以發(fā)現(xiàn)由單一的音箱產(chǎn)品,轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)器人產(chǎn)品,雖然量還不大,漸漸的可以發(fā)現(xiàn)差異化產(chǎn)品的出現(xiàn)。
另外,語音控制在居家照護(hù),以及可“聽聲辨位”的室內(nèi)定位也可望有更大的發(fā)揮空間;且BMW也宣布將在2018年的車款加裝Alexa,協(xié)助駕駛應(yīng)付更多行車狀況,開車時(shí)將不再手忙腳亂。智能家居在語音控制之外,若能再結(jié)合視覺的應(yīng)用,將有更多發(fā)展空間,如門鈴如果能結(jié)合語音與人臉辨識(shí),即可提供多重的安全保障,可望提高消費(fèi)者的接受度。
由于智能音箱唯一用途就是擔(dān)任語音助理,以語音負(fù)責(zé)中央控制角色,成為家庭中心,因此Consumer Technology Association(CTA)預(yù)測(cè),智能音箱仍有1~2年的爆發(fā)成長,美國市場(chǎng)約在2020年開始衰退,全球市場(chǎng)可能到2022年才會(huì)開始衰退。
為讓語音控制技術(shù)走的更長遠(yuǎn),Amazon 將Alexa云端架構(gòu)都開放給有興趣做大語音控制市場(chǎng)的業(yè)者使用,讓大量低階連網(wǎng)裝置也可以導(dǎo)入Alexa,從個(gè)人計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)到智能電視,各種裝置都能夠收聽指令。因此,當(dāng)語音助理大量滲透到其他行動(dòng)裝置,智能音箱將不再是家里唯一的語音入口,即便如此,此舉卻能讓語音助理有機(jī)會(huì)變成消費(fèi)者“非用不可”的技術(shù)。
結(jié)語:對(duì)于智能家居來說語音交互并非最理想的實(shí)現(xiàn)方式,其更理想的實(shí)現(xiàn)方式是無需用戶參與控制,依靠大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)智能云平臺(tái)自動(dòng)學(xué)習(xí)和感知用戶的需求和習(xí)慣,自動(dòng)控制所有涉及的設(shè)備,但在技術(shù)尚未突破的現(xiàn)在,語音聲控是最佳實(shí)現(xiàn)方式。
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