家电行业技术破圈（一）：我和我的数字孪生

　　“全球家电销售额增长乏力，推动的‘智能家居’目前也未能吸引住消费者，对于通过人工智能跟踪冰箱中的食材，或是洗涤完成后收到洗衣机提醒等‘智能’表现，消费者并不认同其价值……”在一篇2020年的媒体报道中，家电智能化“叫好不叫座”的现状被提及，而如何抓住市场真实痛点，如何拆除智能互联过程中行业、企业、协议间的“墙”，如何保护消费者数据信息隐私，都亟待解决。

　　智能家居的未来 即互联又独立

　　来自中科院自动化所的王飞跃教授认为，智能家居的未来是要建立信息时代的数据孤岛，这是由人性决定的。由于恐惧，我们需要交流;由于贪婪，大家开始比较;由于联动，又要寻求共识，这些构成了人的社会性，也决定智能家居必须具有社会联动性。但同时，人类还需要私密空间隐藏自己，以获得安全感，这又决定家庭的智能化必须存在孤岛状态。在人类的现实世界，即鼓励隐私又强调联通，是无法实现的;但在网络构建的世界中，两种状态可以统一，其技术实现形式便是区块链。

　　王飞跃提到，信息技术的发展让现实世界与虚拟世界形成了平行互动、纠缠相交的一体，数据是生成智能的原料，由千万人生活的小数据产生出大数据，再从大数据中提炼出针对具体场景、具体问题的深智能。这是一个需要不断填料、反哺的过程，人与人的活动是“喂养”智能机器的“信息粮食”，为它们提供各种不定性、多样性、复杂性信息。但就目前，行业很多所谓的大数据中心，还是一地鸡毛。他指出，目前智能家居技术人机交互体验差，没有找到用户真正的刚需场景，且产品间的联动性差，功能与需求不匹配，还处于“为智能而智能”的阶段。

　　而来自家电企业的人士也佐证了王教授的观点，他提到家电目前的相关智能功能激活率与使用率还非常低，甚至某些“智能”对消费者形成了困扰，譬如某品牌冰箱的大屏面板强制播放广告引发广泛讨论。“2016年左右，是厂家提智能化最火的时候，但随后智能概念并没有出现突破性进展，近两年厂家多转向了诸如健康、舒适等利益点。如果说有哪些比较成功的案例，我认为应该是智能扫地机器人，通过路径规划实现自动扫地，受到市场真正认可。此外，智能安防、智能门锁等也属于较成功的案例，不过对于这些带摄像头的产品，用户比较担心隐私泄露，这方面还是需要约束下。”只有用户乐意并能安全地分享个人活动数据，才能聚沙成塔，从偶然中提炼出共性，并据此打造深度智能。

　　为此，王飞跃提出了未来智能家居的6S标准，即物理安全，如门禁、智能锁、社区预警安全，保护现实世界人身安全;信息安全，要构建家庭终端的第一层防御，云端总控的第二层防御以及社区边缘端的第三层防御，保证互联时代的个人、家庭隐私不外泄;在此基础上，运用智慧模块，如语音识别、语义识别、情绪识别、健康识别等模块，逐渐实现产品智慧化;同时，关注用户的个性化需求，如娱乐、园艺、保姆、教育等需求，有针对性开发产品;此外，依据产品能为用户提供哪些服务，可以构建诸如智能照明系统、健康管家系统、智能厨师系统、智能清洁系统等服务场景;最后，从家庭延展到社区，让个人、家庭与公共服务系统“相链”，可以关注智能分类垃圾桶、智慧能源管控、净水与水循环智能系统，家庭发电储电系统等有助于人类可持续发展的技术。而上述一切构想的实现，其底线是信息安全;而区块链技术以其去中心化、可追溯性、不可篡改性、不可否认性和可编程性，即能隐藏用户个体隐私信息，又能提炼有用的共性信息，助力用户真实需求与智能技术结合。

　　技术、机制、生态，将成为构建智能家居过程中递进融合，又相互交叉的三个阶段。

　　“拆墙”行动 应用探索摸着石头过河

　　尽管概念热度有所减弱，但家电智能化作为未来的产业趋势，一直是企业的研发重点。目前，在行业维度上，由中国家用电器协会主导，各家电企业广泛参与的“云云互联”标准体系正在构建和完善中，目前已形成T/CHEAA 0001-2017《智能家电云云互联互通》标准，并在该标准框架形成了由基本模型和技术要求、信息安全技术要求与评估方法、用户界面设计指南三大部分组成的较完善标准体系。2021年6月，由中国家用电器协会、中国通信标准化协会联合制定的双编号标准《智能家居系统 跨平台接入与身份验证技术要求》送审稿再度进入报批程序。“云云互联”标准体系的形成为传统家电跨企业、跨行业、跨平台间的协议和产品互通铺平了道路。而在企业层面，则出现了包括海尔U-Home系统，美的M-Smart系统，博西家电Home Connect系统等不断走向成熟的智能互联平台。

　　以海尔U-Home系统为例，公司通过智慧洗护、智慧洗浴、智慧美食、智慧洗浴、智慧娱乐、智慧睡眠、智慧运动健康、适老关怀、回/离家智能等场景分类，以智能技术赋予家电对人、环境、空间、时间等信息感知，帮助用户进行更有效的决策。目前，海尔正在探索“端云协同”的分布式感知系统，利用家电自身算力和家庭网络算力等边缘计算实现终端产品自决策，再通过云端大数据实现场景推荐，服务提供等公共决策。进一步提升家电设备的“自主能动性”。

　　事实上，企业对家电智能化的探索也是分阶段的，一开始仅停留在“控制”上，即给家电增加WiFi等外链，实现手机控制;目前则进阶到了“反馈”阶段，即机器可以通过手机、语音、手势等指令，执行相应功能;而智能的高阶阶段，则是感应互动，人向机器提需求，机器向人反馈建议，成为人的工作、生活助手。目前，大部分家电企业的探索还处于第一二阶段。

　　“坦率而言，现在的家电智能化还处于初级阶段，”有家电业内分析人士表示，“尽管不少家电企业都在尝试建立自身的AIoT平台，但就当下阶段而言，我个人更看好华为鸿蒙和小米等生态系统，他们本身具有‘互联’的基因，而家电企业各自建立的平台尚不互通，消费者家中也不会仅使用一个品牌的产品。”

　　针对于此，美的相关技术人员表示，家电企业的智能化探索和平台企业的智能化各有侧重。以美的为例，他们的IoT技术系统更关注家电场景化应用，有专研的IoT芯片模组、场景定制、AI服务和大数据等，而鸿蒙、小米等平台更注重跨领域、跨品类的产品间沟通。

　　“我们认为，在家电场景智能化过程中，鸿蒙会扮演非常重要的角色，因为一般来说，一家智能家居企业有能力专注自己所在的产品领域，却不能覆盖所有产品类型以及相应智能功能研发。传统家电企业也面临着产品智能化的挑战，包括芯片、操作系统、物联网协议、AI技术等，这都是智能家居不容忽视的问题，比如产品间互通性不足、协议标准不统一、用户交互体验差等。鸿蒙的诞生在很多问题上实现了统一，所以包括美的在内拥抱鸿蒙生态的企业不在少数。”

　　“不过，鸿蒙为大家提供了一套统一解决方案，但智能家居产业又涉及家电、消费电子、家装、半导体、软件解决方案等各行业的海量公司，未来能够为消费者提供真正优秀的产品和生态体验，还取决于生态内伙伴们的实力、投入和决心。”

　　截至目前，包括美的、九阳、老板电器、方太、创维、极米等在内的企业，都推出了接入鸿蒙系统的产品。“我们将鸿蒙OS2.0视作智能家居的一个‘使用器’，对于消费者而言，鸿蒙有望真正将家中不同品类，不同品牌的智能设备串联起来，实现信息内容服务的互联互通，提供统一连贯的使用体验，配网、控制设备、获取服务都能‘碰一碰’触达，减少了多步复杂操作对用户造成的‘逆反’心理。”

　　底层技术搭积木 助力家居智能更好实现

　　家电智能化的实现，离不开芯片、传感器、算法算力等基础技术的支持。

　　一位来自家电上游芯片供应企业的负责人告诉中国家电网，目前家电产品应用芯片主要分三类，包括功率芯片，主要作为电源辅助;第二类是MCU芯片，负责功能微控制;第三类是一些分类器件，比如三极管等用来做单片控制。

　　而与智能实现最直接相关的是MCU芯片，再有就是WiFI等互联芯片。同时，因为增加了智能功能，产品负载会增加，对于功率芯片而言，就是要适应电压等变化，以匹配智能控制。想要实现家电智能化，三种芯片需要协同作用。以冰箱为例，用WiFI芯片增加联网功能，产生FTP数据，被MCU芯片识别，根据你的指令进行动作。而同时，由于智能增加了很多MCU芯片，原来冰箱的功率不够，需要更匹配的功率芯片。

　　而传感器是一种集合了物理、化学、生物多学科交叉的检测装置，用以感受被测物体信息，并将感受到的信息转码为电子信号或其他形式进行传输。目前的传感器根据其感知功能的不同可分为热敏、光敏、气敏、力敏、湿敏、声敏、色敏、磁敏、味敏、放射性敏感等元器件，让家电产品有了“触觉”、“味觉”、“声觉”等“感官”。以前，传感器主要是感应头加上馈线，现在随着家电智能化要求提升，感应头开始与芯片封装在一起，或者直接做在芯片上，形成一些“神经元”系统。

　　譬如，现阶段在烟灶产品上实现的“风火联动”便应用到热敏、气敏等传感器件，油烟机的传感器感受到下方空气热量和逸散的气体颗粒，便会将信号传动给芯片，芯片控制烟机自动开启，并根据空气中的颗粒浓度自动调节风力大小。再如燃气灶的防干烧，洗衣机根据衣物荷载、脏污度自动配置洗涤剂和用水量，冰箱根据气味开启巡航杀菌等功能，均离不开传感器的运用。

　　除了芯片、传感器等硬件构成，算法算力的优化也助力着家电智能化的前进。譬如，边缘计算的应用，让分布式智能决策得以落地。相比于云计算，边缘计算能够从数据源头附近的开放平台，就近直接提供最近端的服务;而云计算则要通过网络，将数据上传进行解析处理。边缘计算减少了数据在网络上转移的过程，不仅更快，同时对于一些实时操作、智能应用以及安全与隐私保护都有裨益。边缘计算+云计算组成了家电企业“端云协同”的新智能实现模式。

　　事实上，无论是“脑机”还是“元宇宙”概念，都应验了王飞跃教授的一句话，未来人类的工作、生活一定是由“自身+自己的数字孪生”协同作用完成，数字孪生是铁打的平台，人类才是流水的兵。而家电智能化仅是这个复杂过程的初步探索，万里长征我们迈出了第一步。