單片機嵌入式系統與人工智能發展的探討

哈爾濱理工大學（威海） 譚智坤

我們日常生活和工作中智能物品越來越多，這些智能物品大多是基于單片機開發出來的，可以說，單片機的發展對于打造智慧城市和智能家居起到重要的作用。本文分析了單片機嵌入系統及人工智能的發展，僅供相關人士參考。

近年來，隨著信息化技術的發展，各種智能化產品越來越多的出現在我們的日常生活當中。在各種智能化產品的生產過程中，離不開單片機嵌入式技術的發展；同時，當前的智慧城市建設與智能家居生活中，更是體現著單片機嵌入式技術的優勢。

1 單片機嵌入式系統

根據IEEE（電氣和電子工程協會）給出的定義，嵌入式系統是一種用于控制、監視或者是進行機器及設備運行操作的裝置。其核心是由一個或幾個預先已編程的微處理機和單片機組成的專用計算機系統。嵌入式系統是我國計算機技術中一種比較普遍的應用形式，其能使被控制的設備更好地實現運行的網絡化和控制的智能化。

嵌入式系統與一般的計算機系統相類似，也分為硬件系統和軟件系統兩大部分。在嵌入式系統當中，主要的部件是單片機系統，其可以與數據存儲設備、輸入輸出設備等可編程的控制計算設備等組成嵌入式系統的硬件系統，然后被移植到其它相關的附屬設備當中，進行操作與控制。嵌入式系統的軟件系統主要是由上層應用技術軟件與嵌入式系統兩大模塊所構成的。一般來說，其軟件系統主要作用是代替計算機完成相應的操作與控制功能。通俗來講，單片機嵌入式系統相當于人的大腦組織，主要負責實現對相關系統設備的自動化控制和操作，但在實際運行中，單片機嵌入式系統無法脫離系統中其它的應用模塊而單獨運行。目前，單片機嵌入式系統已被廣泛應用到各個領域當中。

第一，嵌入式系統在智能家居監控系統中的應用。隨著科技的快速發展，當前我們已經進入到智能家居時代。用戶無論是否在家都可以借助智能手機，利用里面的APP程序實時監控、觀看自己家中的生活環境，或者是控制自己家中安裝有單片機嵌入系統的智能型家電設備，當發現家中出現問題后，就可以借助手機中的APP進行控制。

第二，嵌入式系統還可以應用在工業污染物的監測工作當中。目前，隨著工業化的發展，各種各樣的工廠，特別是化工廠數量越來越多，這在極大方便我們生活的同時，也對我們生活的環境造成了較為嚴重的污染。基于綠色可持續發展理念，人們對于環保的要求越來越高，對于污染物檢測系統的要求也越來越高。將單片機嵌入式系統應用到環境污染物的檢測和實時監測中，對工業生產現場產生的廢水、廢氣等污染物數據進行采集、分析和處理，能為人們的健康及生態環境的保護提供支撐。

在實際設計中，設計人員大都是通過主控芯片將傳感器、現場機以及上位機進行連接的。這樣就可以在工業生產現場借助不同類型的傳感器對各種可能污染環境的物質進行數據的采集，然后借助現場機對傳感器采集到的數據進行簡單的處理和匯總，接著通過檢測設備和網絡傳輸設備實現數據的傳輸。在軟件的設計方面，主要是監測系統參數的設置、數據的采集和處理以及傳輸等環節涉及到的軟件和協議。

第三，嵌入式系統在傳感器中的應用。當前，傳感器已經成為人們耳熟能詳的一個詞語。所謂的傳感器，就是一種用于監測的裝置，其主要的功能是通過將非電信號轉換成電信號，對電子信息進行采集、控制和處理。在嵌入式系統中，硬件電路設計方面主要采用了反射型光電傳感器設計，因為芯片大都是黑色的，這種黑色具有較強的吸光效果；同時，紅外光對于常見光的干擾具有較強的抵抗能力，因此，傳感器大都是采用紅外發射管發出的光照。

第四，嵌入式系統在人臉檢測中的運用。隨著現代科技的發展，刷臉已成為一種生活常態，不論是在智能家居生活中門禁系統的刷臉，還是現代交易中支付時的刷臉（例如支付寶到店刷臉付款等），可以說人臉識別技術逐漸受到越來越多人的關注。在人臉識別系統設計工作中，也離不開單片機嵌入系統。在實際設計中，此應用最復雜最核心的是此應用最復的雜核心是在軟件的編程方面，因為要在機器中進行人臉的識別和驗證，需要通過十分復雜的算法，并配合與其相適應的指令，硬件才能實現刷臉功能。一般來說，設計人員主要是根據AdaBoost人臉識檢測算法原理，對人臉進行識別。

雖然人臉識別技術被人們普遍關注，而且支付寶也開通了這一應用，但實際運用的人卻并不多，因為人們比較擔心網絡安全問題。隨著科技的進一步發展，其安全性將大大提升，這種現狀會有所改變。

2 嵌入式系統與人工智能關系

在實際生活中，人工智能涉及到諸多學科的內容，其應用的范圍也比較廣泛。人工智能的發展離不開人嵌入式系統的支持，可以說，二者之間具有十分密切的關聯，甚至可以說是嵌入式系統的出現才開啟了人工智能發展的進程。

人工智能發展最終的目的是實現人類智力的代替，而人的智力則分為“思維”和“行為”兩種方式，其中，“思維”是由大腦獨立進行的思考，而行為則是個體與客觀世界進行的彼此交互。當前，全球各國研發的人工智能，尚處于“思維”階段，例如著名的siri和阿爾法狗，就是其中典型的代表。但是要想提升人工智能的“行為”，讓其更有效地代替人的智力，就離不開嵌入式系統的支持，這也是當前業界劃分“強人工智能”與“弱人工智能”的主要依據之一。其中，“弱人工智能”就是一種具有了一定行為能力的智能化工具，這種“弱人工智能”就是在MCU的基礎上，通過應用嵌入式系統而實現的。隨著互聯網信息技術的快速發展，我們已經進入到智能生活時代，智能化家居設備已經廣泛地應用到我們的生活當中。相信在互聯網信息技術的支持下，單片機嵌入式系統的研發會越來越高效，這就為人工智能的發展提供更大的助力，從而引領人工智能的發展方向，推動人工智能技術更快速的發展，在更多領域的得到應用，并更好地為我們的生活提供滿意的服務。

3 人工智能的未來發展探討

人工智能在未來的發展應專注于某一領域，讓其在特定的領域能夠擁有超過該領域專家的水平，從而代替人類開展相關的工作，而不是讓其對人全部的行為進行模擬。只有這樣，不但能夠高效地解決這些領域存在的一些比較難以解決的問題，同時還能為人類提供更實用、更貼心的服務。

3.1 語言翻譯

隨著單片機嵌入系統開發的不斷深入以及人工智能技術的發展，未來的人工智能技術發展方面首先應朝著語言翻譯方面探索。目前，人工智能在語言技術方面的發展尚不成熟，在具體的應用中還存在者或多或少的不足，無法完全克服語言方面的障礙。在很多時候，對于人們輸入的語言還無法進行高質量的轉換，對于一些語速過快、語言模糊的成分，無法進行有效的轉換。但是，相信隨著科技的發展，未來的人工智能會有效解決這一問題，從而幫助人們進行理想的語言翻譯和轉換。

3.2 自適應系統

自適應系統能夠對完整的信息進行準確的處理，同時還能對一些殘缺的信息進行處理，隨著技術的發展，甚至還可以對這些殘缺的信息進行補全。但要想達到這一目標，還需要相關最新技術的支持，促使人工智能得到大量相關信息的支撐。在未來，通過發展多路徑學習機制，能夠使自適應系統在我們的日常生活中，通過學習的方式吸收到更多的知識和經驗，從而在應用中更加主動地進行信息的處理，并逐漸產生一定的預判能力。

3.3 服務人類

除了上述兩種發展趨勢以外，未來的人工智能將更多地用于服務人類。因為人工智能是由人類創造出來的，而創造人工智能的初衷就是為了服務人類自身。因此，在未來的發展中，人工智能必然會繼續朝著這一趨勢深入。當然，這也是大量從事人工智能技術研究的工作者總結出來的經驗。從當前研究者對于人工智能研究的情況來看，也是朝著這個方向進行探索的。例如：在智能手機中，各種人工智能小助手的存在，都是為了更好地幫助手機使用者方便應用手機的各種功能，如查詢、打電話、發語音信息，或者是智能攔截騷擾電話、詐騙電話等。而在社會生產中應用的人工智能技術，是為了提高生產的效率并提高生產的安全性。此外，目前的醫療輔助機器人、掃地機器人等人工智能產品，都是為人類生活服務的，其能使人們的日常生活變得更加便利。

結語：綜上，單片機嵌入系統的開發，對于人工智能的發展具有極大的價值，作為世界科技發展前沿的人工智能，已經越來越廣泛地出現在我們的生活當中，能為我們提供更優質的生活和工作服務，相信在未來的發展中，必然會更方便我們的生活。