第1章：智能产品技术为王服务至上CONTENTS智能产品概述1.1电子产品与智能产品1.2智能产品举例1.31.41.5智能产品的现状概述与发展趋势课后习题技术为王服务至上科技的力量总是让人觉得神奇又遥远，不过它总是悄无声息地渗透和改变人们的生活。如今，智能产品已经成为我们身边不可缺少的一部分，我们用它们来通讯、办公、娱乐等。不仅如此，智能产品也代表了这个时代的发展和进步。智能产品成为了科技发展的必然趋势，智能产品应该朝着人工智能发展，而不是简单的自动化。智能产品需要有人类一样的感知与思维能力，智能产品的目的是为人类服务的，是为满足人类物质与情感的需求，为人类带来更加便利的生活。1.1.1从智能产品的内涵而言，智能产品的核心体现为“智能”，目前对智能的定义尚无统一的意见。一般认为，智能是指个体对客观事物进行合理分析、判断及有目的地行动和有效地处理周围环境事宜的综合能力，包括：（1）获取、采集与传输信息的能力；（2）通过自我调节、诊断以适应环境、保证正常运行的能力；（3）理解、分析数据和决策、执行以解决问题、提供服务的能力；（4）归纳推理能力和演绎推理的能力。1.1.1概而述之，智能产品一般包括机械、电气和嵌入式软件，具有感知、记忆、计算和传输功能。是传统电器设备与计算机技术、数据处理技术、控制技术、传感器技术、网络通信技术、电力电子技术等相结合的产物是能够实现产品的预期功能，且具备一项或多项智能特性的智能装置、智能设备或智能终端。不同的智能产品拥有不同的智能等级。1.1.1不同的产品或同样产品在不同时期会处于不同的智能水平。在此将产品智能化程度分为基础智能、系统智能和交互智能三种。1.1.2结合产品智能化的层次模型,可得出智能产品包括8个智能特征:（1）感知（2）监控（3）适应和优化（4）互联互通（5）人机交互（6）数据信息（7）人工智能（8）基于产品的新兴商业模式1.1.2（1）市场环境近年来，一股股“智能”热潮正涌上我们的日常生活。从社会上早已普及使用的“智能手机”到目前还在研究试验阶段的无人驾驶汽车，再到近年亚马逊推出的无收银台的新零售线下店面AmazonGo，智能产品像雨后春笋一样，一次次颠覆着我们本来的生活习惯，渗透到每个角落。科技的高速发展与智能化技术的提升，人类生活水平逐渐得到提高，物资生活得到一定的满足之后，人们开始追求精神生活，智能产品成为了科技发展的必然趋势。1.1.3（2）市场需求陪聊天、助娱乐、做家务、护安全„„随着人工智能和物联网技术的逐渐成熟，各种智能产品层出不穷，从智能扫地机器人到智能音箱、智能陪伴机器人，再到智能门锁、智能马桶盖等，越来越多的智能家居产品进入人们的生活，日渐成为生活流行品、消费新趋势。数据显示，智能家居产品已成为中国消费市场的一大热点，呈逐年增长之势。2020年在疫情的影响下，消费者对于智能设备的需求十分强烈。尤其在餐饮、物流、建筑工程等领域，人们更加希望在特殊时期，智能设备的力量可以代替人工劳动，或是希望通过智能设备，更好的保护人们的安全。1.1.3（3）产品和价格典型的智能产品包括智能可穿戴设备、智能手机、无人机、智能汽车、智能机器人、智能售货机和智能家电等产品等等。小至智能手表，大至智能汽车，产品不同价格也不同。1.1.3技术为王服务至上电子产品是以电能为工作基础的相关产品，主要包括：手表、智能手机、电话、影碟机（VCD、SVCD、DVD）、录像机、摄像机、收音机、组合音响、激光唱机（CD）、电脑、游戏机、耳机、移动通信产品等。因早期产品主要以电子管为基础原件，故名为电子产品。早期的电子产品以电子管为核心。四十年代末，世界上诞生了第一只半导体三极管，它以小巧、轻便、省电、寿命长等特点，很快地被各国应用起来PG电子，在很大范围内取代了电子管。五十年代末期，世界上出现了第一块集成电路，它把许多晶体管等电子元件集成在一块硅芯片上，使电子产品向更小型化发展。集成电路从小规模集成电路迅速发展到大规模集成电路和超大规模集成电路，从而使电子产品向着高效能、低消耗、高精度、高稳定、智能化的方向发展。1.2.1电子计算机发展经历的四个阶段恰好能够充分说明电子技术发展的四个阶段的特性，下面就从电子计算机发展的四个时代来说明电子技术发展的四个阶段的特点：第一代（1946年-1957年）是电子计算机，它的基本电子元件是电子管，内存储器采用水银延迟线，外存储器主要采用磁鼓、纸带、卡片、磁带等。由于当时电子技术的限制，运算速度只是每秒几千次至几万次，内存容量仅几千个字节。程序语言处于最低阶段，主要使用二进制表示的机器语言编程，后阶段采用汇编语言进行程序设计。因此，第一代计算机体积大，耗电多，速度低，造价高，使用不便，主要局限于一些军事和科研部门进行科学计算。第二代(1958年-1970年)是晶体管计算机。1948年，美国贝尔实验室发明了晶体管，10年后晶体管取代了计算机中的电子管，诞生了晶体管计算机。晶体管计算机的基本电子元件是晶体管，内存储器大量使用磁性材料制成的磁芯存储器。与第一代电子管计算机相比,晶体管计算机体积小、耗电少、成本低、逻辑功能强、使用方便、可靠性高。1.2.1第三代(1963年-1970年)是集成电路计算机。随着半导体技术的发，1958年，美国德克萨斯公司制成了第一个半导体集成电路。集成电路是在几平方毫米的基片上，集中了几十个或上百个电子元件组成的逻辑电路。第三代集成电路计算机的基本电子元件是小规模集成电路和中规模集成电路。磁芯存储器进一步发展，并开始采用性能更好的半导体存储器，运算速度提高到每秒几十万次。由于采用了集成电路，第三代计算机各方面性能都有了极大提高：体积缩小、价格降低、功能增强、可靠性大大提高。(1971年-今)是大规模集成电路计算机。随着集成了上千甚至上万个电子元件的大规模集成电路和超大规模集成电路的出现,电子计算机发展进入了。计算机的基本元件是大规模集成电路，甚至超大规模集成电路，集成度很高的半导体存储器替代了磁芯存储器，运算速度可达每秒几百万次，甚至上亿次。1.2.1智能产品和电子产品是密切相关的，可以说智能产品是电子产品，但是电子产品不一定是智能产品。一方面智能产品是由多种电子产品构成的。智能产品由物理部件、智能部件和联接部件等构成。智能部件由传感器、微处理器、数据存储装置、控制装置、软件以及内置操作和用户界面等构成；联接部件由接口、有线或无线联接协议构成；物理部件由机械和电子部件构成。其中物理部件和智能部件大部分都属于电子产品，因此智能产品是离不开电子产品的。其次智能产品的基础功能其实是对各种电子产品功能的应用和扩展。智能产品功能的实现是依托各种电子 产品，是通过控制程序对各种电子产品进行协调和功能的整合，实现一个完整的系统功能。 随着科技的发展，电子产品朝着集成化、系统化、智能化的方向发展，相信在不久的未来，电子产品和智 能产品的边界将逐渐缩小。 1.2.2 （1）发展不同：电子技术是欧洲美国等西方国家在十九世纪末、二十世纪初开始发展起来的新兴技术， 最早由美国人莫尔斯1837年发明电报开始，1875年美国人亚历山大贝尔发明电线年英国物理学家弗莱 明发明电子管。电子产品在二十世纪发展最迅速,应用最广泛，成为近代科学技术发展的一个重要标志。而智 能制造起始于20世纪80年代人工智能在制造领域中的应用，发展于20世纪90年代智能制造技术、智能制造系 统的提出，成熟于21世纪以来新一代信息技术条件下的“智能制造”。 （2）制造工艺、成本不同：电子产品系统是由整机组成，整机是由部件组成，部件是由零件、元器件组 成。由整机组成系统的工作主要是连接和调试，生产的工作不多，生产技术成熟，制作工艺较为简单，大部 分采用人工流水线生产方式生产，可以快速大批量的生产，制造成本较低。而智能产品生产前需要面向产品 生命周期的海量异构信息挖掘、计算分析、推理预测等，形成制造过程的决策指令，需要集成工程、制造软 件系统和贯穿制造组织内部的智能决策支持系统，一般是小批量生产，制造成本较高。 1.2.3 （3）复杂程度不同：相对于电子产品，智能产品无论从产品结构还是制造工艺都相对复杂。此外智能产 品的功能也相对较为复杂。 （4）性质不同：智能产品是含有智能技术的产品,可以实现自我感知、自我决策和自我控制的设备。而电 子产品为以电能为工作基础的相关产品。 （5） 种类不同：电子产品主要包括手表、手机、电话、电视机、影碟机( VCD 、DVD )、录像机、摄录 机、收音机、收录机、组合音箱等。智能产品包括:智能手机、智能手环、扫地机器人、智能插座、智能水壶 、智能音响、智能灯、集成智遥控器、智能卫浴镜、智能窗帘等等。目前的智能产品只有半自动化功能，相 信随着科技的进步和技术的发展，这些产品会越来越智能化。 1.2.3 （6）包含的技术不同：智能产品具有传感技术，能够实时感知产品的动态、运行和外部环境的变化；具 有控制技术，能够通过产品的内置或产品云中的命令进行远程控制、动态执行；具有自动化技术，能够将检 测、控制、优化融合到一起实现前所未有的自动化程度。而传统意义上的电子产品更倾向于机械化，需要人 工干预。 （7）联网要求不同：网络对于智能产品而言是基础设施，没有网络智能产品就无法实现与环境进行通信 ，也就无法发挥出它的功能。而电子产品没有这个要求，有的电子产品根本无法联网，只要供电就能正常工 作。 （8）用户体验不同：电子产品对用户而言是工具，无法进行沟通和交互。但智能产品结合了传感器、自 动化控制和人工智能等技术，能够实现人机交互，从视觉、触觉、情感交互等方面给人不同的体验。 1.2.3 （6）包含的技术不同：智能产品具有传感技术，能够实时感知产品的动态、运行和外部环境的变化；具 有控制技术，能够通过产品的内置或产品云中的命令进行远程控制、动态执行；具有自动化技术，能够将检 测、控制、优化融合到一起实现前所未有的自动化程度。而传统意义上的电子产品更倾向于机械化，需要人 工干预。 （7）联网要求不同：网络对于智能产品而言是基础设施，没有网络智能产品就无法实现与环境进行通信 ，也就无法发挥出它的功能。而电子产品没有这个要求，有的电子产品根本无法联网，只要供电就能正常工 作。 （8）用户体验不同：电子产品对用户而言是工具，无法进行沟通和交互。但智能产品结合了传感器、自 动化控制和人工智能等技术，能够实现人机交互，从视觉、触觉、情感交互等方面给人不同的体验。 1.2.3 技术为王 服务至上 之所以叫智能机器人,是因为它有相当发达的“大脑”。在“脑 ”中起作用的是中央处理器，这种计算机跟操作它的人有直接的 联系。最主要的是，这样的计算机可以进行有目的的动作。 智能机器人按照应用场景可以分为:工业机器人、家用机器 人、公共服务机器人、特种机器人等。 典型产品包括焊接机器人、搬运机器人、装配机器人、清 洁机器人、家政服务机器人,教育娱乐机器人、个人运输服务机 器人、安防监控服务机器人、酒店服务机器人、银行服务机器 人、餐饮服务机器人、特种极限机器人、康复辅助机器人、农 业机器人、水下机器人、军用和警用机器人、电力机器人等。 1.3.1 这些产品通过车载感知、自动驾驶、车联网、物联网等技 术集成和配套,形成智能交通工具和智能交通系统，除陆地交通 工具外，无人机和无人船等立体智能交通工具和系统也在逐步 走向商用，从而彻底完善陆域、空域、水域的智能管理措施。 智能运载工具按照具体应用场景又可以分为：自动驾驶车 、轨道交通系统、无人机(无人直升机、固定翼机、多旋翼飞行 器、无人飞艇)、无人船等。图1-3为某市正在运行的自动驾驶 公交车。 1.3.2 智能终端是一类嵌入式计算机系统设备，其体系结构框架 与嵌入式系统体系结构是一致的，同时,智能终端作为嵌入式系 统的一个应用方向，其应用场景设定较为普遍，体系结构比普 通嵌入式系统结构更加明确，粒度更细，且拥有一些自身的特 点。 典型的产品包括：智能手机、智能手环、智能手表、智能 摄像头等。 1.3.3 自然语言处理是为各类用户及开发者提供的用于文本分析 及挖掘的工具，已经广泛应用在电商、文化、娱乐、金融、物 流等行业中。自然语言处理 API 可帮助用户搭建内容搜索、内 容推荐、舆情识别及分析、文本结构化、对话机器人等智能产