这几年，除了物联网概念炒作的火热，还有一个名词频现各大科技网站和论坛，就是智能家居。关于什么是智能家居，并没有一个权威的定义。但是有几个特点还是受到普遍认可，比如可控制、基于传感器、有一定的交互能力等等，但是纵观各论坛和QQ群，以及和一些所谓搞智能家居的公司和个人交流下来的情况看，绝大多数人对智能家居的理解还停留在简单的传感器采集和控制层面，比如用手机控制窗帘、灯光、门窗、电源等，用摄像头远程监控，很多人理解的智能家居基本就是这样了。说到这里，读者稍微思考就会发现问题所在，这类模式的所谓智能家居，没有任何智能可言。你看到智能了吗？反正我是没看到。
如果给窗户外边装一个雨水感应器，下雨的时候窗户能检测到是否潲雨，会自动关闭窗口，这算智能家居吗？回答这个问题前，我们先看看什么是智能。
百度百科上对智能的定义如下：
从感觉到记忆到思维这一过程，称为“智慧”，智慧的结果就产生了行为和语言，将行为和语言的表达过程称为“能力”，两者合称“智能”，将感觉、记忆、回忆、思维、语言、行为的整个过程称为智能过程，它是智力和能力的表现。
用这个定义考察上面门窗的例子，可以发现离所谓的智能还有一段差距。
我们再看看百度百科上对人工智能的定义：
人工智能(Artificial Intelligence) ，英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是机器科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、图像识别、语言识别、自然语言识别和专家系统等。
用这个定义考察门窗的例子，离智能就更远了一些。
那么，感应雨水自动开关的门窗到底是个算是神马玩意儿呢？说的专业些，是自动控制设备；说的靠智能些，可以视作为人工智能的一个神经单元。
那什么才算是真正意义上的智能家居呢？
首先，智能家居中的“智能”应符合“智能”和“人工智能”两个定义涵盖的各项特征。智能家居的实现中，感觉部分是最容易实现的，主要通过各种传感器解决，比如采集温度、湿度、光照、电压、图像等，但是要特别注意，人的部分感知是无法模拟的，比如对不同材质的触摸感知分辨能力，这类能力需要通过其他手段综合实现，有些方面目前科技还无法实现，这也是传感器领域不懈追求的目标。
记忆和回忆部分在机器层面就是存储和检索，有些传感器不具备记忆功能，那么就需要给它一个记忆载体，这部分现在很容易实现，但是在很多传感器上往往不具备存储模块，需要外接一个存储设备来实现，目前智能家居的采集部分基本都是属于低数据量的，较大数据量的部分主要是视觉采集部分，对于大数据量的存储需要有一定的速度，这个后面我们会详谈。而回忆是智能家居系统提取历史数据（可能只是几十微秒前采集的数据），进行智能处理的重要步骤，所以如何快速检索到历史数据也是要考虑的方面。
而下面要讲的思维部分，就是智能家居的核心，但是看了这么多人谈智能家居，做智能家居，却没有看到有人谈及“思维”部分，这是最让我费解的。换句话说，没有实现“思维”的“智能家居”都是伪智能家居。在说清楚什么是“思维部分“之前我们先来看看高级生物体是如何实现思维的。比如人口渴去拿桌上的杯子喝水：大脑收到口渴了的信号----对口渴程度做出判断-----通知运动系统移动头部辅助视觉系统辨识自己所处的环境----视觉系统采集环境信息----发现桌子---大脑根据历史记忆知道桌面上有个水杯----通知视觉系统收集水杯信息-----视觉系统反馈水杯信息给大脑判断里面有水-----大脑控制身体运动系统靠近水杯-----拿起水杯喝下…..具体的步骤你可以分解的更加细致，但大致过程如此，我们从这个过程中可以看到，从采集出发，大脑分析，执行，再视觉系统，再判断，再采集，再执行…..，这是高级生命体智能发生的过程，与智能定义中的几个特征完全符合，这个过程很容易理解。因此我们得知要模拟智能，那就需要有一颗“大脑”。现实中的情况是，到目前都没有人去认真思考如何实现“大脑”，都还停留在如何用传感器采集数据的阶段。
这颗“大脑”数量是唯一的吗？可以是，可以不是，一般情况下，我们可以把整个居住环境想象成一个生命体，用一颗大脑就可以完成所有智能处理。但你也可以把居住环境想象成三头六臂的哪吒，用分布式来完成处理，只不过每颗“大脑”彼此之间协作的复杂度提升了很多。举个大家都接触的例子，每天大家用谷歌和度娘搜索信息，假设谷歌只有一台服务器，面对100个用户提交的搜索请求，只能排队一一处理。而如果有100台服务器，这100个请求就可以同时处理。另一种情况是，如果谷歌只有一台服务器，在数据库中30亿个页面中查找你提交的关键字，那要很长很长时间，而谷歌如果有30000台服务器同时查，那你的等待时间缩短至少30000倍，当然合并检索结果也需要一点点时间。智能家居环境中，如果采集数据的执行点多，而且是大数据量的（比如视频数据和语音数据）或者又是大数据又是实时性很高的情况，那么数据处理量也是相当惊人的，当一颗“大脑”不能胜任的时候，我们就必须让它变出三头六臂。
这颗“大脑”的物理基础有了，现实中我们用电脑设备来担当，这里的电脑设备可以是普通PC，也可以是平板电脑、企业级服务器、甚至可能是你的手机，不管哪种设备，运算能力和高效处理能力必须能满足一定的需求。光有“肉体”不行，还需要有灵魂，否则人就是不是人了，是死人；智能家居就不是智能家居了，是废料一堆。
让智能家居真正智能的核心登场——智能家居专用操作系统。为啥不用普通操作系统，比如微软家的，小企鹅家的，或者谷歌家的，还有火狐家的等等，而要专用操作系统呢？这就要说清楚智能家居中的家居到底是个什么环境的问题，谁在这个环境下和谁打交道的问题？
人和周遭环境相处，平时我们常说人要去适应环境。而智能家居的出发点是以人为本，换句话说，就是让人更懒，懒得不用去思考，让家居环境去替你思考和完成部分事情。从这个角度看，你会发现，人与环境的互动中，人不再是适应环境的客体，而是让环境来适应人，以人为中心。这种“人与环境的互动”或者为了强调环境的主动性，我把“环境”放到前面，改成“环境与人的互动”，就与建筑和设计界近年提出的交互场设计理念实现了统一（没听过的去看王佳博士的《交互场设计》一书）。一句话概况，所谓智能居家就是依托于计算机和信息化技术，使家居环境与人进行自然级人性化的场的交互设计过程。这就是从设计学角度，我给智能家居下的非严谨定义。如果往交互设计领域扯，扯小半本书不是问题，这里省去100页文字，我们回到智能家居的“灵魂”——智能操作系统上来。我给出了一个非严谨的智能家居定义，从这个定义出发，考察前面说到的这些操作系统家族，可以说没有一个专门针对智能家居而设计的。所以智能家居界是需要一个专有操作系统的。对于一般人而言，打造一个操作系统是有极高难度的，我稍后给出另一种解决方案。我们先看看这样一个操作系统应该具备哪些特性：
1）和“神经单元”（传感器模块）通讯交互能力，而且是无线的
2）高实时性，高可靠性（关键时候不能掉链子）
3）强大的系统级语音和视觉处理能力，支持体感交互、语音命令、支持云处理（弥补硬件资源的不足）
4）强大的系统级的智能统筹管理API支持。
5）智能终端的无线显示驱动能力（支持无线、柔性显示屏幕，如纳米显示薄膜做成的显示终端）
6）支持显示系统的触摸响应和语音输出
7）系统级高智能专家决策系统
8）系统级的高智能专家建议系统
9）支持网络并行化和作业调度
当然还有很多其他的特性，一个完备的操作系统要考虑的还有很多，但这几块是智能家居操作系统必备的。如果微软现在开始研发这个操作系统，我相信微软的事业和操作系统霸主地位能继续辉煌至少30年。当然苹果也可以干这个事，或者是你。
只是你我这等散落在“天朝梦，梦之蓝”——天朝梦就是请客吃饭搞关系的国度的技术屌丝只能难以望其微软和苹果的项背。那怎么办呢？退而求其次，只有一条路，改进开源操作系统，在linux、安卓、firefox OS等系统上改进，尽可能的把上面提到的特性做进系统级。但是不要忘记的是这些操作系统不是为智能家居准备的，难度也是极大的，只是存在实现的可能性，相比之下我更看好linux。
关于智能操作系统我是有初步框架的，这里就不展开了，否则又是半本书下去，这里省略200页。你只要知道其能力远超乎你的想象，未来电脑上的桌面系统将消失，成为智能家居系统的一部分就行了。我甚至考虑是否要写一本半技术半应用场景描述的智能家居系统小册子。
我们把思路往回拉一些，说一个非常关键的问题。如果你的胳膊和身体分开，你还想控制你的手臂，你怎么实现？答，无法实现，只在科幻电影中有。不错，只有在科幻电影中可以实现，其中一种解决办法就是用意念控制，这种可以跨越一定距离（意念有作用范围，符合能量定律）隔空通讯的技术反而在无生命体上容易实现，不错就是各种无线传输协议，比如wifi，zigbee，蓝牙等等。不管选择哪种无线通讯协议，只要能完成和“大脑”通讯的协议就是好协议。我们不考虑具体的技术实现细节，因为这些技术都已经普遍使用，我们提升一层，抽象出来，思考一下应用层级别的通讯协议。我们考察这些协议的需求：
1）要足够安全，加密强度够（可以由底层协议实现）
2）速度要够快，抗干扰，信号要稳定（物理层实现，还是底层）
开个玩笑而已，上面两层都不是我要说的应用层协议，这些由底层协议就可以完成，我们看看应用层协议的特性吧：
1）与底层通讯协议无关（也就是你用蓝牙还是wifi，老子都不关心，我就关心你发我的内容，这层需要系统级的协议适配器模式来实现对上层接口的一致性）
2）协议要适应不同体量级的数据传输（不管是一个字节的控制命令还是海量的视频数据，当然你可以再细分成几个体量级别）
3）协议灵活可扩展（适应未来新出现的底层协议）
4）协议轻量级（辅助信息要少，提高有效信息载荷比）
5）不能再有5了，否则就太完美了
关于通讯部分就此打住，不是专业的可能看的一头雾水，既然是随谈，就不深入下去了，否则又是，你懂得。
既然大脑有了，通讯有了，那么智能定义中给出的语音和行动部分就很好理解了，作为交互系统，有输入必然有输出，这部分很好理解，放一边不说。话分两头，各表一枝，我讲个一般人不去思考的东西，就是前面提到的系统级高智能专家建议系统。我可以用几百个字来描述这个系统的作用，但是我觉得更容易让你直观接受的方式就是去看看《钢铁侠3》，斯塔克实验室里面的那个能说会道的机器人管家（小名贾维斯Jarvis）就是最好的系统级高智能专家建议系统的化身。当然，电影中的它已经是一部完善的智能家居系统。有时候，视频的魅力比文字强大百倍。
最后说个更重要的问题，真心不希望再听见有人说自己做了个用iphone控制某某电器设备的“智能家居“设备，既然控制权都在你手上了，智能家居的智商已经降到0了，如果你说0智商的玩意也算有智商，那么好吧，你就叫他“智能家居”吧，大家也就知道你的智商了。远程控制就是远程控制，自动化就是自动化，请不要占“智能家居”的便宜。
真正的智能家居肯定不需要用手机这类移动设备控制，是自然级的交互过程，基于机器视觉的体感交互技术日新月异，云端语音识别和智库问答技术（例如siri、虫洞）已经达到实用层次，把高计算量的工作丢给云端即可。所以智能家居操作系统是一种和云计算绑定的新型操作系统。纯交互方面，目前比较接近智能居家的领域是adaptive architecture，有兴趣的可以网上看看视频。
综合来看，智能家居是真正高科技玩意，其技术含量远比一辆现代化的汽车复杂百倍（当然未来汽车也可以用智能家居操作系统）。理论上智能家居系统适用于任何趋于封闭环境的交互环境场设计。最后从技术角度划分一下智能家居的组成部分：
1）神经元（各种传感器组成的各种类型不同的采集模块）
2）智能玻璃（柔性无线传感视频显示膜）
3）智能家居操作系统（智能家居的灵魂所在，下一代全球性操作系统）
4）基于视觉和语音的体感交互系统（构建在云端）
5）智能家居专用无线传输协议（高效、轻量、可拓展）
好了，这就是我对未来的一些看法，我理解的智能家居，为了节省字节和你的宝贵时间，省略了很多更具体的细节，也许有空的时候我会写一本书完善我的想法。我还想提醒的一句是，这不是幻想，50%的部分都已经实现。
如果全地球有人对此感兴趣，有资金有技术不浮躁，看好未来10年后的市场，那么可以按我的设计思路开始考虑整个系统了，智能居家操作系统未来一定会和今天的windows系统一样普及。
南京创客空间 老郑
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