你是否曾經(jīng)幻想過(guò)這些場(chǎng)景：回到家，對(duì)著電視說(shuō)想看的節(jié)目，電視會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟并切換至目標(biāo)頻道？或者對(duì)著爐子說(shuō)開(kāi)始小火慢燉，晚餐會(huì)以恰當(dāng)?shù)幕鸷蜃詣?dòng)烹飪？現(xiàn)如今，家用電器的確可以實(shí)現(xiàn)諸如此類的功能，通過(guò)語(yǔ)音控制，疲憊一天的你不用親力親為，坐在沙發(fā)上對(duì)著各種電器發(fā)出指令，它們便會(huì)聽(tīng)話地完成你的各種需求。

實(shí)際上，家用電器能說(shuō)會(huì)聽(tīng)是物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)物。物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)復(fù)雜，涉及方面廣，越來(lái)越多的企業(yè)選擇云上托管物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備體系，因?yàn)樵贫思軜?gòu)安全便捷，基于人工智能（比如，自然語(yǔ)言處理）模型，訓(xùn)練和部署等過(guò)程都通過(guò)簡(jiǎn)單的點(diǎn)擊即可完成，功能強(qiáng)大，可以極大程度地為公司節(jié)約人力和物力。云端物聯(lián)網(wǎng)通常包括一個(gè)安置在家庭中的傳感器設(shè)備，通過(guò)Wi-Fi連接到網(wǎng)絡(luò)，用于接受數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳給云端數(shù)據(jù)庫(kù)，在云環(huán)境中進(jìn)行分析處理。

隨著人工智能和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，人機(jī)交互給人們帶來(lái)越來(lái)越高端的體驗(yàn)。語(yǔ)音控制技術(shù)應(yīng)用最為廣泛，也是當(dāng)今的熱門(mén)研究課題。令人耳目一新的是在家用電器方面的應(yīng)用，摒棄了傳統(tǒng)的遙控器裝備，通過(guò)口令讓家用電器完成各項(xiàng)功能。語(yǔ)音控制家電技術(shù)圍繞人工智能，機(jī)器學(xué)習(xí)語(yǔ)義識(shí)別，物聯(lián)網(wǎng) (IoT)，云計(jì)算 (cloud computing) 而展開(kāi)。

本文以云端架構(gòu)為框架，為大家介紹語(yǔ)音控制技術(shù)是如何讓家用電器能說(shuō)會(huì)聽(tīng)的。主要內(nèi)容將圍繞以下幾個(gè)方面展開(kāi)：

A. Azure云端語(yǔ)音控制和識(shí)別技術(shù)

B. 相關(guān)主要技術(shù)說(shuō)明

C. 語(yǔ)音控制技術(shù)如何應(yīng)用于家電

D. 總結(jié)

Azure云端語(yǔ)音控制和識(shí)別技術(shù)

語(yǔ)音控制系統(tǒng)包括了語(yǔ)音識(shí)別、自然語(yǔ)音理解、對(duì)話管理、自然語(yǔ)言生成、語(yǔ)音合成。

1) 云端物聯(lián)網(wǎng)

a. 預(yù)測(cè)用戶意圖

b. 作為接口與后端/任務(wù)模型進(jìn)行交互

c. 提供語(yǔ)義分析結(jié)果的期望值

家用電器中，對(duì)話模式的情感要求會(huì)低一些，因?yàn)橛脩舭l(fā)出的大多是功能請(qǐng)求，比如：開(kāi)機(jī)，詢問(wèn)溫度或濕度等等。

2) 云端語(yǔ)音控制技術(shù)基本解決方案步驟

相關(guān)主要技術(shù)說(shuō)明

1) Universal Windows Platform（UWP）

Windows通用應(yīng)用平臺(tái)，同一個(gè)API可以在電腦端，手機(jī)端，或其他windows10設(shè)備通用。換句話說(shuō)，同樣的代碼可以在不同的終端運(yùn)行，不必為不同的平臺(tái)寫(xiě)不同的代碼。

2) Cognitive service 的語(yǔ)音識(shí)別REST APIs & SDK

以語(yǔ)音識(shí)別為例：REST API 需要提前獲取密鑰，然后向服務(wù)器發(fā)送HTTP請(qǐng)求，經(jīng)過(guò)身份驗(yàn)證后，服務(wù)器將轉(zhuǎn)換后的音頻返回至本地。

這是Rest client應(yīng)用于Application（應(yīng)用程序）并在其中創(chuàng)建rest client的實(shí)例，然后在Application上調(diào)用一些方法。當(dāng)調(diào)用Rest client方法時(shí)，該方法將輸入轉(zhuǎn)換為http請(qǐng)求，并將請(qǐng)求發(fā)送到Rest api。來(lái)自端點(diǎn)的響應(yīng)是http響應(yīng)，Rest client將其轉(zhuǎn)換為Application可識(shí)別的類型，并返回給Application端。

由于我們不想向我們的Application（應(yīng)用程序）公開(kāi)Rest client的詳細(xì)信息，可以添加Adapter(適配器)用來(lái)與外部服務(wù)通信。適配器接受Application(應(yīng)用程序)中已知類型的參數(shù)，并且返回值也是Application(應(yīng)用程序)中已知類型的參數(shù)。

3) Language Understanding Intelligent Service (LUIS)

Azure的LUIS是基于云的對(duì)話式AI服務(wù)，作用是使機(jī)器理解人的語(yǔ)言。 運(yùn)行方式可用一句話概括為：客戶端通過(guò)應(yīng)用程序直接發(fā)送語(yǔ)音請(qǐng)求到 LUIS， LUIS中的自然語(yǔ)言處理功能將命令轉(zhuǎn)換為JSON格式，分析后答案同樣以JSON的形式返回。LUIS平臺(tái)為用戶提供了訓(xùn)練模型的服務(wù)，并且模型具備“不斷學(xué)習(xí)的功能”，通過(guò)使用模型去回應(yīng)客戶請(qǐng)求，模型會(huì)不斷自動(dòng)修正以提高準(zhǔn)確度。

自然語(yǔ)言處理離不開(kāi)以下幾個(gè)方面：
(例如：用戶向家用檢測(cè)濕度系統(tǒng)發(fā)出”檢查濕度？”的指令。)

運(yùn)行Windows 10 IoT核心版的Raspberry Pi 3

Raspberry Pi 是一個(gè)開(kāi)發(fā)板，可以連接到不同類型的傳感器。Raspberry Pi可以被用作Web服務(wù)器，該服務(wù)器接收不同的解釋命令并發(fā)送電信號(hào)，以控制安裝在Smart Home中的家用電器。

語(yǔ)音控制技術(shù)如何應(yīng)用于家電

語(yǔ)音控制使家庭環(huán)境更智能，實(shí)現(xiàn)家電的自動(dòng)化。我們可以將其定義為：通過(guò)提供如健康，多媒體，娛樂(lè)和能源相關(guān)應(yīng)用的不同服務(wù)，通過(guò)引入技術(shù)改善居住者的生活質(zhì)量。

應(yīng)用舉例：智能濕度計(jì)---云端部署

1) 核心技術(shù)

在Raspberry Pi 3上運(yùn)行的Universal Windows Platform（UWP）應(yīng)用，使用語(yǔ)音識(shí)別API與傳感器與用戶進(jìn)行交互， LUIS 進(jìn)行語(yǔ)義分析，經(jīng)由Raspberry pi 3 將用戶的問(wèn)題傳入，最后通過(guò)Cognitive service 的語(yǔ)音識(shí)別APIs 技術(shù)給出答案。

2) 架構(gòu)

3) 功能

4) 解決方案

總結(jié)

語(yǔ)音交互為用戶提供了一種全新的家居控制方式，使家用電器能說(shuō)會(huì)聽(tīng)，與此同時(shí)，當(dāng)下語(yǔ)言識(shí)別面臨的困難也不同忽視，主要包括以下幾點(diǎn)：

作者認(rèn)為，想要讓機(jī)器像人一樣思考問(wèn)題，最大的挑戰(zhàn)是機(jī)器學(xué)習(xí)/人工智能技術(shù)與醫(yī)學(xué)（生理和心理學(xué)）的結(jié)合，因?yàn)楫?dāng)今科學(xué)界懂得醫(yī)學(xué)知識(shí)的人工智能科學(xué)家寥寥無(wú)幾。家用電器的人機(jī)對(duì)話可以大大減輕用戶的勞動(dòng)力，機(jī)器有了情感以后，便可以增加聊天功能，機(jī)器會(huì)像朋友一樣在回答問(wèn)題之余閑聊幾句，增添生活的樂(lè)趣。此外，機(jī)器對(duì)溫度等數(shù)據(jù)的把控度極為精準(zhǔn)，這是人類無(wú)法達(dá)到的。

綜上所述，語(yǔ)音控制技術(shù)應(yīng)用于家用電器是非常有前景的項(xiàng)目，未來(lái)會(huì)說(shuō)話的家用電器會(huì)普及所有家庭。將來(lái)希望大量科學(xué)家進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域，致力于不斷創(chuàng)新與研發(fā)，使這一目標(biāo)早日實(shí)現(xiàn)。

審核編輯：郭婷