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優質生活體驗屋:智慧廚房

97/10/07 瀏覽次數 17370
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。
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