智能家居發展現狀及未來發展建議
智能家居發展現狀及未來發展建議
摘要
針對智能家居市場遇冷的問題，首先界定了智能家居的概念內涵，闡述了智能家居發展歷程及核心特徵，進而分別從技術與產業兩方面描述了智能家居發展現狀與發展瓶頸，並結合馬斯洛需求層次理論分析了智能家居發展的內在動因，最後提出智能家居未來發展的建議。
關鍵字：智能家居；物聯網；馬斯洛需求層次理論
一、引言
智能家居承載了人們追求更高品質生活的美好願景，是人類居住環境由電子化（Electronics）、自動（Automation）向智能化（Smart）演進的最新形態。近年來，隨著經濟社會的迅速發展和信息與通信技術的不斷進步，智能家居的概念伴隨著一系列智能家居產品走入尋常百姓家。然而，智能家居產業發展卻面臨著輿論高度關注、企業積极參与但市場反應平平的「外熱內冷」局面。針對這一現象，本文分析了智能家居的技術與產業現狀，剖析產業與技術發展的內在動因，以及制約產業發展的瓶頸要素，並給出智能家居未來發展的若干建議。
二、智能家居的概念及特徵
1
智能家居的概念
智能家居的概念早在1984年就已在美國出現，最初是以建築設備信息化與整合化的「智能型建築（Intelligent Building）」形態示人。隨著移動互聯網、物聯網、人工智慧、智能交互等新一代信息與通信技術發展成果向家居領域融合滲透，國內外對於智能家居的研究熱度自2006年起迅速攀升，到2015年達到頂峰，研究焦點也從感測、通信與控制技術的應用轉向智能家居系統設計與實現。智能家居無論從技術還是產品角度均處於快速演進階段，目前尚未形成明確的概念定義。從技術角度，認為智能家居是綜合布線技術、網路通信技術、安全防範技術、自動控制技術以及音視頻技術在住宅平台上的集成應用。從宏觀-微觀角度理解智能家居，將其看作智慧城市的最小單元和組成部分。本文綜合當前對智能家居的主流認知，認為智能家居是以住宅及其延展（陽台/院落/車庫等）為平台，利用物聯網技術將家居生活有關的設施集成，構建高效的住宅設施與家庭日程事務的管理系統，提供個性化生活服務，提升家居安全性、便利性、舒適性與藝術性，並實現環保節能的居住環境。可見，智能家居的本質是一套智能化的物聯網系統，其根本目的是提升居住者的居住體驗，而智能家居產品是構成智能家居的重要組成部分。
2
智能家居的發展歷程
梳理了智能家居的發展歷程，將其劃分為PC互聯網時代、移動互聯網時代和物聯網大數據時代3個階段。每一個新階段的到來並非是對上一階段的顛覆和摒棄，而是在整合已有技術應用成果的基礎上，吸納新技術，優化和升級服務形態，並不斷催生新業態的結果。
在PC互聯網時代，智能家居的主要特點是家居產品聯網與操控自動化。上網冰箱、上網洗衣機、上網電視、上網微波爐等一批以「上網」為賣點的產品紛紛面市。傳統家用電器迅速由機械化、電氣化向數字化、網聯化轉型，家居環境也逐步由封閉轉向開放，信息邊界被逐漸打破，信息流與物質流、能量流一起為家居環境注入了新的活力。然而，受到企業對用戶需求挖掘深度不足、面向智能家居的互聯網內容與服務發展相對落後等因素制約，家電「上網」逐步淪為營銷噱頭，市場反響平平。
在移動互聯網時代，隨著移動互聯網與電商、金融、支付、媒介等融合創新，創新智能硬體、軟體層出不窮，智能家居產品空間滲透範圍更廣、時間滲透更加碎片化、操作更加簡單化、控制途徑更加集約化和遠程化。此時，互聯網巨頭企業紛紛入局，為智能家居產業注入了新的活力。在這一時期，智能陪護、家庭社交等
基於音視頻技術的智能家居產品與系統開始出現，智能插座、智能燈具、家庭攝像頭等一批基於無線通信的爆款智能單品成功打開了市場，智能家居開始真正走入大眾生活。然而，此時的智能家居仍然面臨產品體系不完善、通信標準不統一、控制方式不便捷等問題，智能家居巨大的市場潛力尚待充分挖掘。
在物聯網大數據時代，代表了人類計算工業重大能力突破的人工智慧技術開始在智能家居產品中深度應用，為萬物互聯的「肌體」賦予了「靈魂」，使設備託管和家庭智慧化成為可能。以智能音箱為代表的具備深度語音交互功能的產品開始出現，並實現了與其他家居產品的連接和控制，逐步成為智能家居的入口設備。智能家居平台開始形成，不同平台之間圍繞智能家居入口之爭背後的用戶數據之爭進入白熱化，數據驅動的個性化服務成為主要發展方向。在這一階段，智能家居應用場景極大豐富，工作模式更加多樣化、精細化、動態化、個性化，智能家居迎來多元發展的新時代。
3
智能家居的特徵
智能家居區別於傳統家居形態的核心特徵體現在多式感知、自主學習和雙向交互3個方面。圖1給出了傳統家居產品與典型智能家居系統的運行邏輯對比。
多式感知是實現家居智能化的前提，包括對住宅內部、周邊及更大範圍環境的感知，以及智能家居設備之間運轉狀態、動作、位置等的感知，還包括對人員這一系統服務對象位置、狀態、行為乃至意圖的感知。感知過程包括兩個層次：第一層是藉助一系列感測設備實現對信號的採集、處理與匯總，實現物理家居環境向虛擬數字空間的映射；第二層基於採集到的數字信息，實現特徵識別與推理，獲得具有實際含義、場景相關且能夠觸發決策行為的信息。圖1(b)中存在3條智能家居系統的感知通路，分別是：用戶—（偏好設置）—智能家居軟體系統；用戶—（操控）—智能家居硬體設備—（信息傳遞）—智能家居軟體系統；用戶—（操控）—智能家居硬體設備—（改變）—家居環境—（感知）—智能家居硬體設備—（信息傳遞）—智能家居軟體系統。
自主學習是處理所感知新類型信息的能力，是實現「智能」的核心。計算載體可以為集中式的家庭中樞系統，也可以是分布於不同家居產品中相互協作的計算單元，還可以藉助外部雲計算服務實現。通過對收集到的數據信號的處理、建模與運算，人工智慧技術得以實現模式識別、自我學習以及自主決策。用戶對智能家居軟體系統的偏好設置旨在解決系統冷啟動問題，在軟體系統不斷的自我學習的過程中，用戶的實際生活習慣與行為特徵模型被逐步修正，使得人們對於家居產品的狀態決策行為逐步外化，最終可被人工智慧系統替代。
雙向交互是對「智能」決策結果的執行，包括設備與人之間的交互以及設備與設備之間的交互兩個方面。人機交互是雙向的，由人到設備的交互介面形態既可以是傳統的物理操控、紅外遙控，也可以是智能手機、個人電腦等集成化遠程遙控，還可以是體感控制、語音控制甚至是眼動控制、神經控制等新型控制形態；由設備到人的交互介面除藉助家居產品本身狀態改變來傳遞信息以外，還可藉助虛擬/增強現實、智能語音等新型視覺、聽覺交互技術來實現。設備之間的交互是在無人參與的情況下，在具備感知與控制能力的設備之間實現的狀態聯動與動作協同，又可依據設備間的決策與執行關係劃分為隨動式、主從式和協同式三類。
三、智能家居發展現狀
從技術發展角度來看，智能家居產品正由自動化、聯網化邁向智能化階段。近年來，智能家居在已有家居產品聯網化、自動化的基礎上，圍繞一系列與人類起居活動密切相關的應用情景形成智能化服務能力，不斷拓展智能家居的服務邊界。從產業生態來看，智能家居產品發展經歷了3個階段：由最初智能單品的多點爆發，到生態平台的形成，目前正在向著打破相互獨立的生態平台、實現跨平台互聯互通方向邁進。圖2梳理了不同技術與產業發展階段中的典型智能家居產品。
1
智能家居技術發展現狀
智能家居是一個跨學科的複雜技術體系，目前正處於快速演進階段，尚未形成固定的技術體系架構。綜合相關研究，筆者認為短距離無線通信技術、人工智慧技術、智能交互技術是其中的關鍵技術。
短距無線通信技術是智能化設備之間進行連接、數據傳輸和通信的重要技術，是智能家居領域不可或缺的熱點技術。目前智能家居常用的短距離通信技術主要有Wi-Fi、Bluetooth、ZigBee、NFC等。其中，Wi-Fi技術早在2000年左右就已開始大規模商用，傳輸距離可達500米，其技術標準完善、穩定性高、兼容性強，已在小家電與黑色家電中普及。目前，該技術正向降低功耗方向改進，以期實現更長距離、更低功率的設備互聯。Bluetooth傳輸距離通常不超過10米，常用於各類移動設備。Bluetooth經過多輪技術迭代，已發展到5.0版本，其傳輸功耗、有效傳輸距離、數據包長度等指標均大幅改進。ZigBee技術的突出特點在於低功耗與低成本，適用於控制、感測類應用場景，在智能家居領域的應用前景被廣泛看好。NFC與其他傳輸技術相比，優勢在於通信距離短（通常4cm以內）帶來的高安全性。目前，各類短距無線通信技術在智能家居組網建設與控制中尚未形成固定組合模式，且連接標準與交互協議亟待統一。
人工智慧技術目前仍然是制約智能家居產品革新的瓶頸。在技術發展經歷了兩起兩落之後，在大數據、雲計算等相關技術的催化以及深度學習等演算法革新的推動下，人工智慧進入了第三次發展浪潮。谷歌公司的AlphaGo、AlphaGo Zero等AI產品不斷將人工智慧推向輿論的風口浪尖，但通用型強人工智慧技術的發展仍滯後於大眾期望。Gartner發布的2017新興技術成熟度曲線顯示，通用人工智慧技術仍然處於觸發期，技術成熟至少需要10年。而當前研究熱度高企的深度學習、機器學習技術也需要2～5年才能成熟。智能手機仍是智能家居的主要控制終端，而智能交互技術中目前以智能語音交互技術應用最廣。該技術在商用領域已達到距離小於1米場景下97%以上的語音識別準確率。但複雜場景、遠距離語音識別以及多人、多輪對話等技術仍待完善，從語音識別到語義理解的技術鴻溝尚未真正跨越。虛擬（增強）現實技術（VR/AR）經過2016年的爆髮式增長，已形成盒子、主機與一體機並存的三大終端陣營，並在不同垂直行業得到推廣應用。VR/AR技術在智能家庭娛樂、智能陪護、智能安防等智能家居領域中具有廣闊的應用前景，但目前近眼顯示、異構計算、追蹤交互等關鍵技術環節仍待成熟，且內容生產領域仍是產業短板。
總體來看，智能家居的關鍵技術體系尚未完全成熟，導致產品創新乏力、同質化嚴重。未來隨著上述技術的不斷改進和整合創新，將催生更加智能、更加體系化的家居產品，使智能家居供給水平實現躍升。
2
智能家居產業發展現狀
智能家居產業規模迅速壯大，但滲透率仍然較低。據Statista數據顯示，美國2016年智能家居市場規模已達97億美元，引領全球智能家居市場發展。中國智能家居市場規模由2015年的403.4億元迅速增長至2018年的1300億元（預計），未來一段時間年均複合增長率高達48%。我國智能家居產業規模迅速增長的同時，市場滲透率卻仍不足5%，遠遠落後於美國（25%）與英國（18%）。我國智能家居產業仍有巨大發展空間。
智能家居產業生態日趨豐富，但尚未形成發展合力。目前，隨著地產商、互聯網巨頭、ICT企業、創新創業團隊紛紛入局，智能家居產業形成了由元器件供應商、軟體與技術服務商、智能家居廠商、系統平台/雲服務提供商、營銷及渠道商構成的產業生態。各類企業依託自身軟體技術、硬體產品、營銷渠道等方面優勢開展業務布局，打造智能家居生態圈，以謀求掌握行業話語權。與此同時，互聯網科技公司、傳統家電企業、地產商之間的跨界合作不斷湧現，但商業模式尚未成熟。
智能家居不乏爆款單品，但體系化產品鳳毛麟角。自2014年亞馬遜推出搭載智能語音助手Alexa的智能音箱以來，以智能音箱為代表的智能家居單品迅速滲透至美國家庭。2017年谷歌公司秋季發布會上推出了圍繞谷歌助手的一系列智能家居硬體產品，在智能家居體系化進程中邁出了堅實步伐。反觀國內，智能插座、智能門鎖、智能音箱、智能攝像頭、智能掃地機器人等智能單品也取得了不俗的銷量，但受智能硬體交互標準不統一等因素制約，這些智能家居單品難以連接成相互協作的統一整體，無法面向用戶提供完整的沉浸式智能家居體驗。
總體來看，當前智能家居產業正蓬勃發展，但標準不統一、陣營林立、各自為戰的現象制約了產業的健康發展。產業標準化、提升智能家居產品核心競爭力、增強用戶黏性是當前智能家居行業首先要解決的問題。
四、智能家居與馬斯洛需求層次理論
以人為本是智能家居的核心，各類智能家居應用情景的背後實為智能家居產品對人類家居生活不同層次追求的滿足。根據馬斯洛的需求層次理論，人類需求從低到高按層次可分為生理需求、安全需求、社交需求、尊重需求和自我實現需求。對於智能家居而言，各類不同場景、功能的實現雖然通常不與人的某一特定需求層次精確對應，但也有其內在關聯性（如圖3所示）。從供給側看，隨著智能家居相關技術的進步、產業發展和市場成熟，智能家居將逐步由滿足人的安全訴求、實用訴求與娛樂訴求，向著滿足人類更高層次的情感訴求方向邁進。從需求側看，隨著人們生活水平的不斷提升和消費結構的不斷升級，人們對於智能家居的功能要求也逐步由低層次的生理、安全層面的基本需求滿足向著社交、尊重乃至自我實現層面的精神需求滿足發展。而消費者所能切身感知到的智能家居的「智能」，很大程度上體現在產品功能所滿足的需求層次的躍升。
用戶期望與智能家居功能在馬斯洛需求層次上的不匹配性是導致「外熱內冷」的主因。受關鍵技術發展水平以及產業生態完備程度兩方面因素制約，當前智能家居產品仍然是對傳統家居產品的錦上添花式的創新，面向偽需求的炫技式產品層出不窮，而少見在理念與產品層面顛覆式的革新。當前，在一系列涉及人工智慧的科幻電影以及圍棋人機對戰等社會熱點新聞刺激下，大眾消費者對智能家居產品的功能期望普遍已經上升到社交、尊重乃至自我實現層面，而市面上的智能家居產品核心功能仍然停留在滿足最基本的生理與安全需求，這勢必會給消費者帶來心理落差，因而「外熱內冷」的窘境也就在所難免。
五、我國智能家居發展建議
為促進我國智能家居產業健康發展，近期應儘快推動行業統一標準建立，沉澱產品核心技術，以提高產品的市場接受度，增強用戶黏性。中遠期則應加快推進關鍵基礎技術發展，謀求家居產品智能水平躍升。
1
建立行業統一標準
依託行業協會、政府機構針對智能家居產品通訊、介面、安全等方面加快推進技術標準研究，並儘快完成智能家居標準化體系規劃與建設，例如，包括總體標準、業務與應用標準、雲平台技術標準、數據管理標準、終端產品標準、安全標準等。整頓魚目混珠、山寨橫行的市場亂象，規範市場競爭秩序，營造良好的產業發展環境。
2
深耕產品核心競爭力
企業在研發智能家居產品時，應當拋棄華而不實的功能設計，聚焦用戶需求痛點，形成局部技術突破，通過深耕關鍵技術打造差異化競爭優勢，從而積累用戶口碑，樹立品牌形象。由於智能家居的核心是一種服務體驗，因此企業應當適時轉變經營思路，充分利用互聯網思維，深挖數據價值，打造個性化服務，形成產品—數據—服務三位一體的生態模式。
3
加快基礎技術攻關
通用人工智慧技術是智能家居產品提升智能化的關鍵使能技術，是智能家居產品體系升級的核心驅動力。由於該技術具有研發周期長、資金投入大、數據依賴度高等特點，因而更適於依託互聯網科技巨頭公司開展研發。除此之外，由於智能家居產品收集與處理的用戶數據具有高度私密性，因此安全防護技術是智能家居產品快速普及的重要保障。未來應當重點突破面向多源異構多媒體數據、泛在感知網路的智能安全防護技術。
六、結束語
智能家居在經歷了一輪概念熱炒和資本、企業湧入之後，面臨市場遇冷的窘境。本文通過深入分析智能家居的核心特徵以及技術、產業發展現狀，認為造成這一問題的主要原因是關鍵技術不成熟以及市場秩序不規範所導致的供給側服務能力無法滿足需求側用戶期望。通過將智能家居產品功能向馬斯洛需求層次模型映射，揭示了用戶期望落差是供需不匹配的深層次原因。最後，本文認為制定行業標準、聚焦產品革新、突破基礎技術是解決這一問題的有效途徑。
參考文獻
[1] 何燕燕.物聯網智能家居的發展及趨勢研究[J].無線互聯科技, 2016(22).
[2] 葛涵濤,馮志芳,劉加.智能家居中的通信技術與應用[J].電信網技術, 2017(7):75-80.
[3]. 彭洪明.智能家居的體系結構及關鍵技術研究[D].北京交通大學, 2012.
[4] 中國信息通信研究院.互聯網發展趨勢報告(2017—2018年)[EB/OL].(2017-12-13)[2018-01-05].
[5] 中國信息通信研究院.虛擬（增強）現實關鍵技術與產業研究[R].北京, 2016-11-23.
出版源
《電信網技術》,2018(3):15-20
————作者簡介————
王岩：北京航空航天大學工學博士，現就職於中國信息通信研究院產業與規劃研究所信息化應用研究部，主要從事區塊鏈、信息化應用、智慧城市、互聯網等領域相關政策研究、規劃諮詢和產業研究工作。
TAG:CAICT信息化研究 |