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AI:算法可以取代哪些硬件?

从新冠疫情开始,全球都进入了新的节奏,很多线下的生意都不好做了,但还是有个别行业在高速发展,比如芯片行业和 AI 领域。

 

AI 代替人力

因为它们可以一定程度上取代人的劳动,甚至有些劳动看上去还是比较专业的。

比如在矿山开那种巨型卡车的司机,如果冷不丁地问你,开这种卡车,司机需要持什么类型的驾照呢?你可能还真答不上来。其实,开类似卡特皮勒 797 那种 400 吨沉的非公路卡车,并不需要驾照,但是需要经过特殊的培训。

 

这类司机不但数量少,而且工资堪比大学教授。这些人要是能被无人驾驶替代,那矿场主当然是很感兴趣的。于是在今天,巨型卡车的生产商无一例外地设立了子公司或者部门来研发无人驾驶。

这些企业包括卡特皮勒、小松集团、沃尔沃、斯堪尼亚、日立集团、别拉斯,差不多涵盖了这个领域所有著名的品牌。

还有,在银行审批贷款的过程中,AI 也承担了计算贷款额度这个核心任务中的一部分。之前这个步骤由人完成的时候,人力成本也是不低的。

此外,还有一个应用场景也可以用 AI 替代人,那就是物流的仓储管理。

这个场景中,单个人的工资当然比大学教授差远了。但需要的人数众多,可能是几千上万人集中在一起递送和分拣。如今,国内外大部分快递的大仓库都由机器做分拣了。

这类机器人 AI 经过算法的优化,在疫情中也被大规模地用到了酒店的客房服务和房间打扫中,于是服务员也可以减少了。

 

AI取代心率监测模块

事实上,AI 除了可以代替人力,还可以取代一些硬件。

最近一年新发布的手机,受到 AI 技术提升的影响,竟然砍掉了不少 3 年前人们还引以为豪的、可以当作卖点的硬件模块。

比如,谷歌在 2021 年底发布的 Pixel 6 系列手机,发布的时候可没说手机具有心率监测、呼吸频率检测等功能。但是在系统软件第一次大更新之后,竟然冒出来了这两个新功能。

这就有点让人意外了。因为这可不是新增一个动态桌面、新增一个拍照模式那样的升级,那些升级只需要改动软件就能实现,而心率和呼吸的检测,一直以来都是实打实需要额外增加硬件才能做到的。

那么,Pixel 6 又是怎么做到的呢?是靠 AI 算法加持下的摄像头和 LED 手电来实现的。

这个检测是这样做的:

打开检测功能,然后把手机翻过来,背面的摄像头和 LED 手电挨得很近不是?你把手指头按在上面,同时压住摄像头和 LED 手电,然后就启动检测了。这时候, LED 的强光会把手指照亮,你的指肚边缘都被照得泛红了。与此同时,摄像头就在捕捉半透明的手指组织中、血管一张一缩导致的反射光的强弱变化。

这个变化再结合谷歌从收购的 Fitbit 那里获得的 AI 算法,首先就得到了心率,然后通过计算拟合出呼吸频率。

你可能觉得,通过血管的搏动判断心率还算靠谱,但怎么就能判断呼吸频率了?

其实,今天所有通过专门的硬件模块完呼吸频率监测的设备,也是通过类似的方法拟合计算出呼吸频率的。

比如说,我们戴的各种运动手环和手表,什么时候也没让你把它们凑到鼻子上去测呼吸吧?不同的是,那些专业运动检测设备选用的光强和颜色更有利于统计反射光,所以精度更高。

那直接简单粗暴地用手机里的 LED 手电发出的白光去测呢?在没有 AI 加持的情况下,误差就比较大了。

但正因为 AI 是谷歌的强项,并且在反复测试中发现,经过 AI 的加持,不用那些专业模块得到的精度和使用后是差不多的,于是这个功能就在第一次大更新后上马了。

这当然是一个白给的新功能。但我们反着想,如果先在实验中知道这么做可以,那其实相当于在手机的设计生产中就可以少买一个硬件模块,照样还能实现运动监控的功能。于是一个硬件被 AI 取代了,很多研发运动健康芯片的公司不开心了。

其实,不止谷歌的手机,小米手机也已经发现这样行得通,但他们没有用后摄像头加 LED 手电,因为两个组件离得比较远,一个手指头按不过来。

小米 11 手机有屏下指纹传感器,工作起来就是,感应到手指按压后发出强光,照射指纹,然后进行核对、解锁。你看,也同样存在摄像和照明功能,也能看出血管舒张伸缩的节奏,这不就有心跳节奏了嘛。

不过,小米的手机并没有检测呼吸频率,可能因为这个数值的误差暂时还比较大。

于是不止是小米,凡是采用了屏下指纹传感器的手机,都可以无硬件成本地增加心率监测的功能。

 

AI 取代摄像头

其实,不止是心率的监测模块被 AI 取代了,你应该还有印象,2018 年之前的手机,顶部都会有一排摄像头,所以做全面屏难度很大。

这些摄像头里,有的在今天就已经被 AI 完全取代了。比如说,专门承担人脸识别任务的结构光摄像头和 ToF(飞行时间测距传感器)。当时,很多厂商还在争论这两种方案到底哪个更有前途。但在 2021 年的新手机中,这两个模块全都不见了,大家都只用普通的前置摄像头加 AI 算法来实现人脸识别。

之前,之所以不用前置摄像头,是因为相比 3D 结构光或者 ToF,前置摄像头精度太差。和安全相关的功能,如果总是在判断失误下解锁,那是不能接受的。但如今就不需要了。

而且更加令人意外的是,其实手机的前置摄相头受限于空间和屏幕设计风格,已经超过 2 年没有什么提升了。从 2020 年年初到今天,2 年多过去了,旗舰机大都还在使用 IMX615 这个方案。

所以,AI 算法实际上是在前置摄像头本身性能没有提升的情况下,大幅增加了人脸识别的准确度,达到了专业芯片才能有的准确度。

而这样的提升,又让结构光摄像头厂商和 ToF 传感器厂商不开心了。

另外一个被 AI 取代的硬件,就是手机的后置摄像头了。在 2019 年之前,各品牌的旗舰手机,尤其是号称拍照牛的那些型号,大都配了 4 – 5 个摄像头,分别是主摄、超广角、长焦、潜望、独立微距。

比如小米手机 CC9 Pro,当时的广告宣传叫作“五摄四闪 10 倍混合光学变焦”,手机背面很多圆圈圈。

 

照这个态势发展下去,想要继续提高手机拍照质量的话,除了手握的地方,估计都会开孔安装摄像头。

但实际上,经过 2 年的发展,大部分顶级旗舰机里,独立微距和长焦这 2 个摄像头已经取消了。

通过 AI 算法把主摄和超广角捕捉到的数据糅合在一起,就是令人满意的独立微距摄像头拍照的效果。

而且,2019 年之后,别看摄像头数量减少了,但手机的拍照质量还在稳步地提升。

在 DxOMark 上的手机拍照排名里,使用五摄四闪 10 倍混合光学变焦的小米 CC9 Pro 拍照得分 130,只使用 3 个摄像头的小米 11 至尊版拍照得分 148。

这是在削减了 2 个摄像头后,画质提升一代的实质性超越。但实际上,减少了摄像头,手机在成本上还节约了。

从这些例子上我们也能看出趋势:

在 AI 算法的加持下,哪些硬件有可能被取代呢?就是在精度上领先但功能上有替代的硬件,就能通过 AI 的加持,擀面棍变魔法杖。AI 不光减少了人力,增强了软件功能,连一些硬件模块也能取代了。

好,你还知道哪些可以被 AI 取代的硬件呢?欢迎你把想法写在留言区。

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