1、浅谈人工智能在婴儿监护中的应用 田雅平 郑州轻工业学院 摘 要： 100 多年前, 电的出现改变了世界。70 年前, 电脑的出现又一次改变了世界。现在人工智能 (AI) 在以难以想象的速度再一次改变着我们的生活。随着对大数据的采集, 电脑对大数据处理能力的提升, 以及深度学习的不断深入等, 在我们生活中的各个方面都能看到人工智能的影子:智能音箱、无人驾驶技术、AlphaGo 击败人类职业围棋选手等人工智能的新闻屡见不鲜。那么, 人工智能还能在哪些细分领域有长足发展?本文将探讨人工智能在婴儿监护这一细分领域中发展和应用的可能。关键词： 人工智能; 大数据; 深度学习; 视觉; 语言; 婴儿监护;
2、 1 人工智能的现状1.1 人工智能的概念人工智能是计算机科学中的一个非常重要的延伸, 其本质目的是让人类使用的机器产品产生像人类的思维和逻辑方式。人工智能研究主要包含机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理等研究领域。目前, 关于人工智能的定义主要分为“人工”和“智能”两个部分。“人工”这个部分比较容易理解, 有的时候要考虑什么是人力所能制造的, 以及人自身的智能程度是否可以达到创造人工智能的地步, 等等。总体来讲, “人工”就是通常意义下的人工系统。关于“智能”, 通常涉及其他, 如意识、自我、思维等问题。我们唯一能够了解的“智能”是人类本身的智能, 这是目前业界普遍认可的说法。但是, 我
3、们对人类自身智能的理解还是非常有限的, 对于构成人类智能所需要的必要元素的了解也有限。因此, 就很难定义什么是人工制造的智能了。人工智能的研究往往涉及对人的智能的研究, 其他关于动物或其他人造系统的智能也普遍被认为是人工智能相关的研究课题。目前, 关于人工智能最主流的解释是“根据对环境的感知, 做出合理的行动, 并获得最大利益的计算机程序”。60 年前, 买卡赛、名斯基、罗切斯特和深农等几位有远见卓识的天才科学家聚在一起, 共同研究和探索如何用机器模拟智能及如何用机器模拟人类大脑的思维方式, 他们第一次提出了“人工智能”这一学术术语, 这标志着这门新兴学科正式诞生。1997 年, 由 IBM
4、公司主持开发的“深蓝”电脑机器人在当时以绝对优势战胜了国际象棋世界冠军, 这是当时人工智能技术的一个完美表现。如果该次创举还没有引起业界的广泛关注, 那么, 2017 年 5 月, Alpha Go 以绝对优势击败世界围棋冠军柯洁, 标志着人工智能战胜了人类最具主观意识的赛事运动, 引起了业界的广泛关注, 成为人工智能历史上的又一个里程碑。1.2 人工智能的发展态势目前, 人工智能技术由世界上几个主要的互联网科技巨头公司推动转变为由众多新型初创科技公司推动。Google 公司基于深度学习 (人工神经网络) 进行研究, 研发出了新型的学习算法, 具有模仿人类大脑学习和记忆, 对数据进行归纳整理以
5、及进一步预测推断等能力。在自动驾驶领域, 2016 年 3 月, Google 公司自主研发的汽车自动驾驶技术成功地完成总计约 150 万英里的路测。在自动驾驶领域有重大建树的还有特斯拉公司、苹果公司, 中国本土科技公司百度公司等也正利用图像识别及一系列算法迎头赶上。在另一个领域, Facebook 公司正在通过人工智能技术对用户数据进行分析, 进而带来更良好的用户体验, 该公司的主要布局是基于用户信息和关系的人工智能算法。与此同时, 在图像识别和自然语言处理领域也有重大建树, 其脸部识别算法的准确度已达到 97%。同样在此领域有重大突破的公司还有腾讯科技和美图秀秀。腾讯科技旗下的微信最新发布
6、的公告宣布, 将以人工智能技术对用户数据进行分析, 从而帮助用户分析通讯录中好友的亲密程度。美图秀秀公司利用人脸识别技术帮助用户自动美化图片, 并提供图片自动艺术创作等应用。在自然语言处理领域, 亚马逊公司开发出 Echo 智能音箱, 为用户提供语音购物等应用。加之前文提到的Alpha Go 智能机器人, 人工智能几乎应用到了我们生活的各个方面。2 人工智能在婴儿监护应用的可能性2.1 婴儿监护现状及婴儿的特性婴儿监护一直都是社会和家庭关心的重要问题。目前, 大多数家庭还主要依靠家庭成员看护孩子, 给家庭成员正常工作、休息等带来不便。女性家庭成员在婴儿监护中是绝对主力。一方面, 女性家庭成员没
7、有太大的社会和工作压力;另一方面, 她们比男性家庭成员更有经验。当男性家庭成员或年轻家庭成员短时间或初次监护婴儿时, 往往会出现手足无措的状况。这是因为监护人不能正确理解婴儿的需求从而做出安抚行为, 从医学角度解释, 是因为没有建立正确的依恋关系。随着社会节奏的加快和家庭结构的更改, 家庭成员对婴儿的监护往往显得力不从心:有监护经验的长辈往往不能在年轻父母工作、生活的地方监护婴儿, 年轻的父母又缺乏监护的经验。婴儿处于人生的开始阶段, 其生长发育的速度极快, 是人类一生中生长发育最旺盛的阶段, 同时亦是人类一生中生理需求最频繁的阶段。由于婴儿缺乏一定的自主行为能力, 也不具备主动接近成年人并告
8、知需求的能力, 当其有需求时会用啼哭来表达, 需求不同, 发出的啼哭也会发生相应的改变。婴儿的声道系统还没有完全发育成熟, 因此他们啼哭时所发出的音频具有独特性。咽喉部位于较高的部位和声带较为细小, 因此婴儿的啼哭声具有较高的频率。发育不成熟的声带和声门裂系统使婴儿的呼吸循环速率较高, 会发出急促的啼哭声。特别的声带结构和不稳定的气流变化使得婴儿的啼哭声较为单一。因此, 婴儿啼哭声具有频率高、强度高、声音尖等特点。2.2 人工智能技术在婴儿监护应用中的可能性人工智能中一个极为重要的研究领域是自然语言处理, 这项研究能够实现消费者与手中的设备通过自然语言进行有效的交互和操作。该技术的目标是让人类
9、语言能够更容易被智能设备识别与操作, 主要研究领域包括机器翻译、人机交互、信息抽取、摘要、搜索等。在自然语言处理技术中, 对目标识别的准确率不是唯一的目的, 准确率的高低不是决定自然语言处理平台性能的唯一标准。对于整个系统来说, 对语言和文字的识别应该具有一定的学习能力, 基于自主学习的自然语言处理系统能够具有良好的跨平台性、自适应性以及跨语种性等特性。自 2006 年开始, 科学家开始利用深度学习中的深层神经网络在大规模无标注语言源上进行无监督学习, 他们把每个目标词汇都转变成一个固定维数的向量, 以此作为目标词汇的本身特征, 在此特性的基础上, 进行命名实体识别、架构设计、分块、分词标注、
10、训练网络及语义角色标注等操作。通过这种科学的方法, 使得自然语言处理可以实现较高计算速度的大数据处理。同时, 如果使用多任务模式进行计算, 还能进一步提升系统的计算和处理速度。例如, i Phone 的 Siri, 人们利用自然语言处理技术与手机进行交互, 改变了传统手机的交互使用方式。婴儿和成年人的区别在于婴儿啼哭声几乎不受外界环境影响。避免了一种自然语言多种语调的出现, 我们将这种特征称为统一性。婴儿阶段, 本体的思维是基于最基本的需求产生的, 几乎很少掺杂主观因素, 我们将这种特征归结为客观性。婴儿阶段, 本体还没有融入社会, 其需求基于生理需求, 随着时间的推移, 婴儿本身会有一些心理
11、需求, 而无论是这些生理需求还是心理需求, 在一定程度上都是可以被预测的, 我们将这种特征称为可预测性。因此, 婴儿啼哭声具有统一性、客观性、可预测性。综合这三个特性, 其啼哭声的音频数据的识别率远大于成人的语音识别率, 大量收集婴儿啼哭声的数据, 并根据不同的需求给相对应的音频数据贴上相应的标签, 结合深度学习技术对收集到的数据进行表征学习, 用数字模型对婴儿的啼哭声中的特定问题进行建模, 将啼哭声音频数据和标签放入深度神经网络, 然后检查经过这个网络处理的结果是否符合要求, 如果符合要求, 就保留这个目标模型, 如果不符合, 再一次反复调整网络参数设置, 直到输出的结果满足要求为止。2.3
12、 婴儿啼哭声的大数据特性分析深度学习建立在大数据基础之上。科学家通过研究表明, 全球婴儿的啼哭声几乎一样。因为他们在此阶段几乎不受外界环境干扰, 只是依靠本身的生理结构产生微妙的区别, 这就是为什么全世界的婴儿第一个发出的声音是 Ma Ma 这个词组。所以, 婴儿哭声数据收集不会因为地理人文环境的差异而产生障碍。3 婴儿监护中的人工智能市场前景分析在可穿戴设备热潮之后, 人工智能再一次掀起了一股科技热潮, 从自动驾驶技术、人脸识别到现在智能音箱、语音操控, 意味着人工智能从图像识别逐步转入语音识别。从目前投放市场的智能产品来看, 其目标用户多为有自主行动能力的成年人。婴儿阶段作为人生中的第一个
13、阶段, 也是最重要、最脆弱的阶段, 往往会被科技公司忽视。随着中国社会家庭结构的变迁, 婴儿监护问题逐渐成为家庭和社会关心的问题。婴儿需求不同于成年人, 其需求绝大多数是基于生理需求, 因此更容易掌控。而且相关数据显示, 截至 2016 年, 我国新生婴儿的出生数量已经达到 1860 万。综上所述, 人工智能在婴儿监护中, 无论从技术角度还是用户基数上来看都已经相当成熟, 该市场中拥有相当大的潜力可以挖掘。4 迎接未来, 人工智能的发展走向人工智能时代已经来临, 消费者惊艳于人工智能的强大, 众科技公司看到的是产业升级的潜力。从 100 多年前的电到 70 多年前的电脑再到现在, “互联网+”
14、的理念已经渗透到了各个行业。2016 年 11 月, 在乌镇召开的第三届世界互联网大会, 其会议热点几乎都是围绕着人工智能, 大会的分论坛有智慧医疗、智能出行等主题, 都与人工智能有关。正如 100 年前电的出现改变了一切, 现在我们几乎难以想象哪一个行业在未来不会被人工智能改变。但是人工智能是用来为社会服务的, 它也有自己的伦理。正如巴巴纳克提出的设计伦理学一样, 人工智能应该让人类生活变得更便捷, 而不是让人变得更懒惰。目前, 人工智能的应用大多是为了提高消费, 类似 30 年代的流线运动, 多少有悖初衷。在未来, 人工智能应该多应用于医疗和教育等领域。也许在不久的将来, 整个人类都能分享人工智能带来的红利。参考文献1陈晋.人工智能技术发展的伦理困境研究D.吉林大学, 2016. 2李开复, 王咏刚.人工智能M.文化发展出版社, 2017. 3罗素 (美) .人工智能:一种现代的方法M.殷建平, 祝恩, 刘越, 译.清华大学出版社, 2013.
