单片机嵌入式系统与人工智能发展的探讨

哈尔滨理工大学（威海） 谭智坤

我们日常生活和工作中智能物品越来越多，这些智能物品大多是基于单片机开发出来的，可以说，单片机的发展对于打造智慧城市和智能家居起到重要的作用。本文分析了单片机嵌入系统及人工智能的发展，仅供相关人士参考。

近年来，随着信息化技术的发展，各种智能化产品越来越多的出现在我们的日常生活当中。在各种智能化产品的生产过程中，离不开单片机嵌入式技术的发展；同时，当前的智慧城市建设与智能家居生活中，更是体现着单片机嵌入式技术的优势。

1 单片机嵌入式系统

根据IEEE（电气和电子工程协会）给出的定义，嵌入式系统是一种用于控制、监视或者是进行机器及设备运行操作的装置。其核心是由一个或几个预先已编程的微处理机和单片机组成的专用计算机系统。嵌入式系统是我国计算机技术中一种比较普遍的应用形式，其能使被控制的设备更好地实现运行的网络化和控制的智能化。

嵌入式系统与一般的计算机系统相类似，也分为硬件系统和软件系统两大部分。在嵌入式系统当中，主要的部件是单片机系统，其可以与数据存储设备、输入输出设备等可编程的控制计算设备等组成嵌入式系统的硬件系统，然后被移植到其它相关的附属设备当中，进行操作与控制。嵌入式系统的软件系统主要是由上层应用技术软件与嵌入式系统两大模块所构成的。一般来说，其软件系统主要作用是代替计算机完成相应的操作与控制功能。通俗来讲，单片机嵌入式系统相当于人的大脑组织，主要负责实现对相关系统设备的自动化控制和操作，但在实际运行中，单片机嵌入式系统无法脱离系统中其它的应用模块而单独运行。目前，单片机嵌入式系统已被广泛应用到各个领域当中。

第一，嵌入式系统在智能家居监控系统中的应用。随着科技的快速发展，当前我们已经进入到智能家居时代。用户无论是否在家都可以借助智能手机，利用里面的APP程序实时监控、观看自己家中的生活环境，或者是控制自己家中安装有单片机嵌入系统的智能型家电设备，当发现家中出现问题后，就可以借助手机中的APP进行控制。

第二，嵌入式系统还可以应用在工业污染物的监测工作当中。目前，随着工业化的发展，各种各样的工厂，特别是化工厂数量越来越多，这在极大方便我们生活的同时，也对我们生活的环境造成了较为严重的污染。基于绿色可持续发展理念，人们对于环保的要求越来越高，对于污染物检测系统的要求也越来越高。将单片机嵌入式系统应用到环境污染物的检测和实时监测中，对工业生产现场产生的废水、废气等污染物数据进行采集、分析和处理，能为人们的健康及生态环境的保护提供支撑。

在实际设计中，设计人员大都是通过主控芯片将传感器、现场机以及上位机进行连接的。这样就可以在工业生产现场借助不同类型的传感器对各种可能污染环境的物质进行数据的采集，然后借助现场机对传感器采集到的数据进行简单的处理和汇总，接着通过检测设备和网络传输设备实现数据的传输。在软件的设计方面，主要是监测系统参数的设置、数据的采集和处理以及传输等环节涉及到的软件和协议。

第三，嵌入式系统在传感器中的应用。当前，传感器已经成为人们耳熟能详的一个词语。所谓的传感器，就是一种用于监测的装置，其主要的功能是通过将非电信号转换成电信号，对电子信息进行采集、控制和处理。在嵌入式系统中，硬件电路设计方面主要采用了反射型光电传感器设计，因为芯片大都是黑色的，这种黑色具有较强的吸光效果；同时，红外光对于常见光的干扰具有较强的抵抗能力，因此，传感器大都是采用红外发射管发出的光照。

第四，嵌入式系统在人脸检测中的运用。隨着现代科技的发展，刷脸已成为一种生活常态，不论是在智能家居生活中门禁系统的刷脸，还是现代交易中支付时的刷脸（例如支付宝到店刷脸付款等），可以说人脸识别技术逐渐受到越来越多人的关注。在人脸识别系统设计工作中，也离不开单片机嵌入系统。在实际设计中，此应用最复杂最核心的是此应用最复的杂核心是在软件的编程方面，因为要在机器中进行人脸的识别和验证，需要通过十分复杂的算法，并配合与其相适应的指令，硬件才能实现刷脸功能。一般来说，设计人员主要是根据AdaBoost人脸识检测算法原理，对人脸进行识别。

虽然人脸识别技术被人们普遍关注，而且支付宝也开通了这一应用，但实际运用的人却并不多，因为人们比较担心网络安全问题。随着科技的进一步发展，其安全性将大大提升，这种现状会有所改变。

2 嵌入式系统与人工智能关系

在实际生活中，人工智能涉及到诸多学科的内容，其应用的范围也比较广泛。人工智能的发展离不开人嵌入式系统的支持，可以说，二者之间具有十分密切的关联，甚至可以说是嵌入式系统的出现才开启了人工智能发展的进程。

人工智能发展最终的目的是实现人类智力的代替，而人的智力则分为“思维”和“行为”两种方式，其中，“思维”是由大脑独立进行的思考，而行为则是个体与客观世界进行的彼此交互。当前，全球各国研发的人工智能，尚处于“思维”阶段，例如著名的siri和阿尔法狗，就是其中典型的代表。但是要想提升人工智能的“行为”，让其更有效地代替人的智力，就离不开嵌入式系统的支持，这也是当前业界划分“强人工智能”与“弱人工智能”的主要依据之一。其中，“弱人工智能”就是一种具有了一定行为能力的智能化工具，这种“弱人工智能”就是在MCU的基础上，通过应用嵌入式系统而实现的。随着互联网信息技术的快速发展，我们已经进入到智能生活时代，智能化家居设备已经广泛地应用到我们的生活当中。相信在互联网信息技术的支持下，单片机嵌入式系统的研发会越来越高效，这就为人工智能的发展提供更大的助力，从而引领人工智能的发展方向，推动人工智能技术更快速的发展，在更多领域的得到应用，并更好地为我们的生活提供满意的服务。

3 人工智能的未来发展探讨

人工智能在未来的发展应专注于某一领域，让其在特定的领域能够拥有超过该领域专家的水平，从而代替人类开展相关的工作，而不是让其对人全部的行为进行模拟。只有这样，不但能够高效地解决这些领域存在的一些比较难以解决的问题，同时还能为人类提供更实用、更贴心的服务。

3.1 语言翻译

随着单片机嵌入系统开发的不断深入以及人工智能技术的发展，未来的人工智能技术发展方面首先应朝着语言翻译方面探索。目前，人工智能在语言技术方面的发展尚不成熟，在具体的应用中还存在者或多或少的不足，无法完全克服语言方面的障碍。在很多时候，对于人们输入的语言还无法进行高质量的转换，对于一些语速过快、语言模糊的成分，无法进行有效的转换。但是，相信随着科技的发展，未来的人工智能会有效解决这一问题，从而帮助人们进行理想的语言翻译和转换。

3.2 自适应系统

自适应系统能够对完整的信息进行准确的处理，同时还能对一些残缺的信息进行处理，随着技术的发展，甚至还可以对这些残缺的信息进行补全。但要想达到这一目标，还需要相关最新技术的支持，促使人工智能得到大量相关信息的支撑。在未来，通过发展多路径学习机制，能够使自适应系统在我们的日常生活中，通过学习的方式吸收到更多的知识和经验，从而在应用中更加主动地进行信息的处理，并逐渐产生一定的预判能力。

3.3 服务人类

除了上述两种发展趋势以外，未来的人工智能将更多地用于服务人类。因为人工智能是由人类创造出来的，而创造人工智能的初衷就是为了服务人类自身。因此，在未来的发展中，人工智能必然会继续朝着这一趋势深入。当然，这也是大量从事人工智能技术研究的工作者总结出来的经验。从当前研究者对于人工智能研究的情况来看，也是朝着这个方向进行探索的。例如：在智能手机中，各种人工智能小助手的存在，都是为了更好地帮助手机使用者方便应用手机的各种功能，如查询、打电话、发语音信息，或者是智能拦截骚扰电话、诈骗电话等。而在社会生产中应用的人工智能技术，是为了提高生产的效率并提高生产的安全性。此外，目前的医疗辅助机器人、扫地机器人等人工智能产品，都是为人类生活服务的，其能使人们的日常生活变得更加便利。

结语：综上，单片机嵌入系统的开发，对于人工智能的发展具有极大的价值，作为世界科技发展前沿的人工智能，已经越来越广泛地出现在我们的生活当中，能为我们提供更优质的生活和工作服务，相信在未来的发展中，必然会更方便我们的生活。