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優質生活體驗屋：智慧廚房

97/10/07 17372

王駿發｜大仁科技大學校長

近年來，科技的進步一日千里，寬頻網路與電腦的使用也快速普及，使得發展「以人性為本」的數位生活科技成為目前熱門的趨勢。數位生活科技指的是數位內容結合生活創意後，應用於提升人類生活品質的技術，而數位家庭是落實數位生活的起點。

雖然英代爾及微軟提出數位家庭的概念已經有一段時間，對很多人來說也是耳熟能詳，可是實際運用的概念卻很模糊。成功大學打造的「優質數位生活體驗屋」，可讓使用者體驗數位科技與日常生活結合所帶來的便利性，進而了解未來便利舒適的數位生活環境。其中智慧廚房利用了語音辨識技術與無線射頻識別（RFID）技術，並結合了家中廚房的電器，希望讓大家能夠實際體驗未來的數位家庭。

聲控家電系統

許多人從小就希望擁有數位化的生活，像是隨身聽、手機、PDA、數位相機等都是最基本的配件。但日常生活中很多數位產品都掌握在遙控器上，雖然有萬用的無線遙控器可以選擇，但總覺得少了那麼一點便利性。

近年來，語音辨識的發展比幾年前更為成熟與廣泛，目前已能利用語音辨識技術來控制生活中使用的家電。例如當你在廚房忙著準備早餐的同時想要煮咖啡，只要直接說：「濃縮咖啡。」這時聲控家電系統就會辨識出語音指令，啟動咖啡機煮出一杯濃縮咖啡。利用語音聲控的目的，是希望在智慧廚房中能夠隨心所欲地控制家電設備，讓科技與生活更緊密地結合。

語音辨識技術

語言是人類與生俱來的能力，人們因為居住環境區域和歷史背景的不同，發展出不同的語言。而語言使用聲音來傳達，做為人與人溝通的媒介，把想表達的意思傳達給對方。如果人們要和機器溝通，應該要如何讓機器了解我們想傳達的意思呢？

所謂語音辨識技術，就是讓機器透過語音信號來了解我們的意思。聲音透過麥克風轉換為電的信號，也就是電壓或電流的類比信號，再經過數位化的過程轉換為數位信號，以便讓電腦處理聲音信號。利用語音信號處理技術把聲音經過數位化後，讓電腦辨識出所要表達的語言，這就是「語音辨識」，把語音中的雜訊去除，則稱為「語音增強」。

以下簡單介紹語音辨識技術的基本概念。首先要蒐集很多人的語音資料，即所謂的語料庫，並把這些語料庫中的聲音特徵擷取出來，經過訓練的程序建立聲學模型。在進行語音辨識時，輸入想要辨識的一段語音，再把這段語音的語音特徵參數擷取出來，和事先建立的聲學模型比對，找出最接近的字彙。

目前常見的語音辨識應用，都是透過手持麥克風、藍芽耳機和頭戴式麥克風耳機來收音，若希望採用免手持的方式，可在天花板安裝麥克風陣列來收音。但是在長距離收音過程中，聲音能量的衰減與空間中夾雜了許多雜訊（例如冷氣、電風扇等產生的聲音）嚴重影響辨識的效果。為了讓語音中的雜訊消除，因此結合了語音增強的技術。

冰箱庫存管理系統

數位廚房中的冰箱管理系統主要是使用 RFID 技術，讓使用者可以利用採購回來的食物上面的 RFID 標籤，經過識別後把食物的相關資訊記錄至系統中，例如食物的購買日期、保存期限、種類等。如此一來，使用者可以很有效地管理冰箱內的食物狀態。

如果再與含有大量多媒體資料的伺服器連線，使用者可以很方便地在螢幕上看到食譜的影片教學，輔助不會做菜的人輕鬆烹調出一道美味的料理。另外，透過系統上的觸控螢幕，可以直接點選其他的服務，例如聽音樂、玩遊戲等，讓廚房增添了許多樂趣。

無線射頻識別技術

RFID 是「無線射頻識別系統」的縮寫，它是一種自動無線識別和數據獲取技術，通常都是由感應器和 RFID 標籤所組成的系統。它的原理是利用感應器發射無線電波，讓感應範圍內的 RFID 標籤藉著電磁感應產生電流，供應 RFID 標籤上的電路運作並發出電磁波回應給感應器。利用這種無線射頻技術能把晶片內儲存的資訊傳送到系統端，可做為查核、結帳、存貨控制、追蹤、統計等的用途。

RFID 標籤可分為主動式及被動式兩種。被動式的標籤本身沒有電池提供電源，全靠感應器的無線電波的電磁感應來產生，因此只有在接收到感應器發出的訊號時才會回應感應器。而主動式的標籤有電池提供電源，可以主動傳送訊號供感應器讀取，訊號傳送範圍比被動式遠。

RFID 已使用多年，應用範圍相當廣泛，早已經存在於你我的日常生活中，例如家裡寵物身上植入的辨識晶片，公司門口的門禁卡，在高速公路上開車經過收費站且不用停下來繳回數票所使用的 ETC 儲值卡等。

在未來，若每項產品都附有 RFID 標籤，就不必苦等店員用感應器以人工的方式慢慢掃描產品條碼，只要推著購物車穿過 RFID 感應器，螢幕上便會立即顯示帳單，簡化了整個結帳的過程。下班回家途中經過超級市場時，你也許不知這該買些什麼。假如放進冰箱的食品都貼上 RFID 標籤，就可以拿出 PDA 或智慧型手機，從遠端查詢家裡電冰箱的庫存清單，看看裡面還剩下什麼。RFID 系統具有非常高的可靠性及快速獲取數據的能力，最後也是重要的一點就是能節省勞力增加便利性。

目前在國內外都有把語音辨識技術應用在數位生活上的相關研究，但是真正建構實用系統的並不多。筆者以智慧廚房建構系統的雛形來做研究和測試，藉由結合語音辨識技術和家電產品控制，希望可以在廚房中利用簡易的聲控指令控制家電產品，未來也會擴充到整個體驗屋，讓整個體驗屋都可以透過這個系統進行聲控。為了實現人性化的數位生活，仍有一些需要克服的地方，將來還是會朝著這個目標努力，提供更多元化的功能和應用，為未來的理想盡一份心力。

資料來源

《科學發展》2008年10月，430期，26 ~ 29頁

語音辨識(10)

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