智能化家居“衣櫥+鏡子”功能的研究

孫藝寧 徐蕓慧

（大連海洋大學(xué) 遼寧省大連市 116023）

1 智能家居綜述

被動(dòng)交互是人機(jī)互動(dòng)過(guò)程中控制的基礎(chǔ)，指人給機(jī)器發(fā)送命令，機(jī)器執(zhí)行命令、輸出行為或結(jié)果，并反饋給人的交互過(guò)程[1]（譚雪芳,2020）。傳感系統(tǒng)是機(jī)器設(shè)備主動(dòng)交互的基礎(chǔ)[2]，家居智能化（Domotics）最初的狹義概念也定義于此（Chiara Lecce & 馮曄,2016），即“新的更具情感性與主體性的家居文化，其關(guān)注于選擇、關(guān)心、保護(hù)，以及氣氛的展現(xiàn)”（Castelli & Petrillo Antonio,1983）。在這一定義下的傳感系統(tǒng)更加注重人的心理以及行為偏好，研究者往往通過(guò)如改良傳感器技術(shù)、優(yōu)化算法模型、機(jī)器學(xué)習(xí)等多種方式達(dá)到主動(dòng)交互的目的。

理想的智能家居主動(dòng)交互應(yīng)具備3 個(gè)基本特征[3]（毛博,2018），一是“服務(wù)無(wú)感化”。系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境自行控制家居設(shè)備，使用戶無(wú)需分心調(diào)節(jié)設(shè)備也能擁有極佳居住舒適度體驗(yàn)；文獻(xiàn)[4]通過(guò)激光雷達(dá)、視覺(jué)傳感器感知周?chē)h(huán)境信息從而控制設(shè)備，定時(shí)器電路看門(mén)狗（watchdog timer）伺服控制器保障系統(tǒng)穩(wěn)定無(wú)故障防止宕機(jī)（王晶晶,2020），從而實(shí)現(xiàn)“服務(wù)無(wú)感化”。

二是“服務(wù)精確化”。即系統(tǒng)能夠精確的預(yù)測(cè)復(fù)雜的家居環(huán)境，從而調(diào)解智能家居設(shè)備以達(dá)到環(huán)境適應(yīng)最佳的狀態(tài)；文獻(xiàn)[5]提出了一種基于知識(shí)圖譜方法建立智能家居準(zhǔn)確感知環(huán)境并提供服務(wù)的概念模型，利用知識(shí)圖譜描述位置、用戶、環(huán)境、服務(wù)等智能家居場(chǎng)景，定義了監(jiān)測(cè)、提高、降低、賦值四種執(zhí)行方式，即反映監(jiān)測(cè)具體區(qū)域的環(huán)境狀態(tài)結(jié)果，系統(tǒng)根據(jù)結(jié)果判斷哪一設(shè)備調(diào)節(jié)環(huán)境，并進(jìn)行命令，以保證設(shè)備提供“精確化服務(wù)”（陳星,2019）。

三是“服務(wù)智能化”。指智能家居根據(jù)用戶習(xí)慣了解并滿足其需求。文獻(xiàn)[6]開(kāi)發(fā)了一款基于One NET 云平臺(tái)計(jì)算的多傳感器交互式的智能家居控制系統(tǒng)，對(duì)濕度、溫度等客觀環(huán)境以及人體溫度等主觀因素進(jìn)行收集，通過(guò)基于日常行為的大數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，自動(dòng)調(diào)節(jié)溫濕度至人體最佳舒適度的智能傳感控制系統(tǒng)（張啟龍,2020）；毛博等提出Deep home 深度學(xué)習(xí)模型結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)約十輪迭代訓(xùn)練后，其精準(zhǔn)決策率可達(dá)99.38%；進(jìn)而達(dá)到預(yù)測(cè)用戶行為習(xí)慣并提供服務(wù)的方法。

2 “衣櫥+鏡子”嵌入智能家居系統(tǒng)應(yīng)具備的功能及可行性分析

2.1 基于自身習(xí)慣的穿搭推薦功能及實(shí)現(xiàn)方式

“衣櫥+鏡子”應(yīng)具備在不同情境下基于所扮演角色的不同，根據(jù)自身衣著習(xí)慣進(jìn)行穿搭推薦的功能。用戶上傳擁有衣物的款式及顏色，錄入至“衣櫥庫(kù)”內(nèi)，隨著衣物的逐漸增多，自身著裝信息的樣本量增加，輸入“場(chǎng)景”及“角色”，衣櫥就會(huì)根據(jù)擁有衣物以及“習(xí)慣樣本”，自動(dòng)在鏡子上推薦搭配方式供用戶選擇，用戶選擇后即可衣物自動(dòng)彈出；一方面節(jié)省用戶時(shí)間，其次記錄用戶選擇，錄入“習(xí)慣樣本”；供機(jī)器深度學(xué)習(xí)，以便更好進(jìn)行決策。

這一系列功能的實(shí)現(xiàn)要靠人體捕捉傳感器，通過(guò)體感互動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)“試衣交互功能”；首先k-prototypes 聚類(lèi)算法在云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)不同特質(zhì)用戶穿搭風(fēng)格偏好（用戶可自行決定“習(xí)慣樣本”是否上傳）；再通過(guò)Deep home 模型使智能鏡子深度學(xué)習(xí)個(gè)體用戶衣著習(xí)慣，從而實(shí)現(xiàn)智能穿搭。

2.2 溫濕度調(diào)節(jié)功能及實(shí)現(xiàn)方式

每年4-10月份，我國(guó)大部分地區(qū)空氣濕度達(dá)到75%以上，特別是南方梅雨季節(jié)，濕度甚至達(dá)到90%以上，極易導(dǎo)致衣物受潮、發(fā)霉甚至變味；而冬天空氣又極為干燥，我國(guó)西北高原相對(duì)濕度甚至不到10%，衣物易產(chǎn)生靜電、褪色，衣物斷裂強(qiáng)度下降加快衣物破損；為保持衣物的干爽柔軟，溫度適于人體，需要對(duì)衣柜的溫濕度進(jìn)行調(diào)控。

本產(chǎn)品應(yīng)具備溫濕度調(diào)節(jié)功能，使其做到四季干爽柔順，適于用戶體溫。濕度自動(dòng)調(diào)節(jié)可通過(guò)在衣柜內(nèi)搭載溫濕度傳感器及可自主控制的內(nèi)置空調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)溫濕度的調(diào)節(jié)功能，實(shí)現(xiàn)方式為上文提到的基于知識(shí)圖譜框架的精確控制系統(tǒng)。

2.3 消毒殺菌除異味功能及實(shí)現(xiàn)方式

隨著新型疫情的全球大流行，之前鮮有人關(guān)注的“衣物消毒”快速進(jìn)入國(guó)民視野，即使新冠病毒基本不會(huì)隨衣物傳播，衣物消毒也應(yīng)成為今后生活的一部分，對(duì)外出回來(lái)后的衣物消毒、殺菌、祛除異味能為用戶健康構(gòu)筑更為堅(jiān)固的防御堡壘。

本產(chǎn)品應(yīng)具備定時(shí)自動(dòng)消毒、殺菌、祛除異味功能。定時(shí)自動(dòng)的功能可以通過(guò)定時(shí)器電路看門(mén)狗來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣既能保證消毒工作的無(wú)遺漏，也能保證整個(gè)“衣櫥+鏡子”系統(tǒng)無(wú)宕機(jī)；自動(dòng)消毒、殺菌、去除異味通過(guò)內(nèi)置雙動(dòng)態(tài)水離子+雙動(dòng)態(tài)負(fù)離子模塊實(shí)現(xiàn)，水離子能夠有效消殺衣柜中衣物上的細(xì)菌、病毒；負(fù)離子則可沉降空氣中的懸浮顆粒物，從而起到去除異味的功能，同時(shí)輔助降低衣柜空氣中細(xì)菌、病毒的含量。

3 一項(xiàng)用戶評(píng)價(jià)及傾向的調(diào)查

3.1 調(diào)查問(wèn)卷簡(jiǎn)介

問(wèn)卷第一部分是對(duì)基本信息的調(diào)查，考察智能家居的受眾年齡；第二部分是對(duì)用戶對(duì)智能化家居主觀評(píng)價(jià)的調(diào)查，考察用戶對(duì)智能化家居的認(rèn)知程度、認(rèn)知態(tài)度、使用意愿和購(gòu)買(mǎi)動(dòng)機(jī)；第三部分是對(duì)用戶傾向的調(diào)查，考察用戶認(rèn)為智能化家居系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備怎樣的智能科技，以及控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備怎樣的特點(diǎn)。本問(wèn)卷采取網(wǎng)絡(luò)在線填答并回收的方式，發(fā)放期間內(nèi)一共收回問(wèn)卷數(shù)108 份，其中有效問(wèn)卷104 份；其余4 份問(wèn)卷由于答題時(shí)間低于10s，不具備一定的信度和效度，故剔除。表1 為智能家居調(diào)查問(wèn)卷數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表。

表1：智能家居調(diào)查問(wèn)卷數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

3.2 描述性分析

3.2.1 用戶評(píng)價(jià)的描述性分析

前文綜述了智能化家居的評(píng)價(jià)現(xiàn)狀，產(chǎn)品“衣櫥+鏡子”研發(fā)的最終目的是令用戶滿意，讓消費(fèi)者認(rèn)可。用戶評(píng)價(jià)包括認(rèn)知程度、認(rèn)知態(tài)度、使用意愿和購(gòu)買(mǎi)動(dòng)機(jī)四個(gè)部分，其中：

（1）認(rèn)知程度是指用戶對(duì)“智能化家居”這一概念的了解程度，由表1 相關(guān)數(shù)據(jù)得出，在“了解一點(diǎn)”的集中性較好，即大部分用戶對(duì)“智能化家居”的了解停留在初步了解的層面。

（2）認(rèn)知態(tài)度值用戶對(duì)“智能化家居”目前發(fā)展階段的評(píng)價(jià)，調(diào)查顯示76.9%的人集中在“初步應(yīng)用”的選項(xiàng)上，即大部分人認(rèn)為人工智能在家居領(lǐng)域目前仍為初步應(yīng)用的階段，這與熊先青認(rèn)為的“已經(jīng)進(jìn)入快速推進(jìn)的時(shí)代”較為不符。

（3）使用意愿是指用戶對(duì)使用智能設(shè)備的傾向性強(qiáng)度；數(shù)據(jù)說(shuō)明用戶的智能家居的使用意愿較強(qiáng)，34.6%的用戶“很期待”也說(shuō)明更加用戶更加偏向于擁有。

（4）購(gòu)買(mǎi)動(dòng)機(jī)是指“智能化”在家居設(shè)備應(yīng)用中用戶最為看重的方向，其中68.3%選擇“實(shí)用性”，這也與王家寶“消費(fèi)者感知智能產(chǎn)品的“有用性”對(duì)使用智能設(shè)備的態(tài)度有顯著影響”的結(jié)論相一致，說(shuō)明對(duì)于“衣櫥+鏡子”功能的最終選取，應(yīng)當(dāng)著重從“實(shí)用性”去考慮。

3.2.2 用戶傾向的描述性分析

“衣櫥+鏡子”采用怎樣的功能搭載怎樣的服務(wù)要從用戶傾向的角度去考慮，這一部分的相關(guān)題目，采用“多選”發(fā)放題目。其中：

（1）應(yīng)當(dāng)采用的智能科技根據(jù)數(shù)據(jù)說(shuō)明個(gè)性定制服務(wù)是用戶最為期待的功能，設(shè)備互聯(lián)也極為重要，人體識(shí)別和其他高新技術(shù)則傾向性不強(qiáng)?？紤]到個(gè)性定制服務(wù)的基本前提為人體識(shí)別功能，所以人體識(shí)別也應(yīng)當(dāng)是“衣櫥+鏡子”產(chǎn)品具備的技術(shù)功能。

（2）控制系統(tǒng)應(yīng)具備的特點(diǎn)數(shù)據(jù)說(shuō)明用戶更加注重控制系統(tǒng)的操作管理便捷，這也與王家寶“消費(fèi)者感知智能產(chǎn)品的“易用性”對(duì)使用智能設(shè)備的態(tài)度有顯著影響”的結(jié)論相一致，系統(tǒng)構(gòu)成靈活也是用戶較為在意的功能之一，說(shuō)明在控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)是要注重協(xié)調(diào)性，優(yōu)化算法以避免功能相互“沖突”。其余功能響應(yīng)均在70%以下，說(shuō)明用戶并不在意，但由于“信息資源共享”為“習(xí)慣樣本”深度學(xué)習(xí)極為重要的部分，也應(yīng)當(dāng)是“衣櫥+鏡子”控制系統(tǒng)具備的特點(diǎn)。

4 結(jié)論

本文第一部分綜述了智能化家居的發(fā)展現(xiàn)狀，被動(dòng)交互的控制系統(tǒng)目前主要發(fā)展方向是遠(yuǎn)程控制、語(yǔ)音控制等多種控制方式，主要從深度智能和方式多樣兩個(gè)維度向前推進(jìn)；主動(dòng)交互的技術(shù)發(fā)展方向?yàn)榉?wù)更為無(wú)感化、精準(zhǔn)化及智能化，主要依賴于傳感器的不斷進(jìn)步及算法的優(yōu)化。第二部分主要說(shuō)明了“衣櫥+鏡子”嵌入智能家居系統(tǒng)應(yīng)具備的功能，包括基于自身習(xí)慣的穿搭推薦功能、溫濕度調(diào)節(jié)功能、消毒殺菌除異味功能，并探討了及基于技術(shù)實(shí)現(xiàn)的可行性。第三部分則通過(guò)一項(xiàng)問(wèn)卷調(diào)查探討用戶對(duì)智能家居的評(píng)價(jià)及傾向，認(rèn)為智能家居系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備自身習(xí)慣的穿搭推薦功能，這一功能是用戶最為在意“個(gè)性定制”的核心體現(xiàn)；自動(dòng)的溫濕度調(diào)節(jié)功能及消毒殺菌除異味功能是達(dá)到“實(shí)用性”和“易用性”的比較重要的部分，可有效提高用戶的購(gòu)買(mǎi)意愿，主動(dòng)交互功能除了人體識(shí)別外是“不必要”的。綜上所述，智能家居的框架下嵌入“衣櫥+鏡子”設(shè)備是可行的，能有效整合衣櫥及鏡子的傳統(tǒng)功能，并在此基礎(chǔ)上拓展更多的功能，從而實(shí)現(xiàn)家庭生活更加智能、便利和舒適，以達(dá)到用戶滿意，消費(fèi)者認(rèn)可的目的。