2018年3月，上海市經(jīng)濟(jì)和信息化委員會公示了2018年第一批本市人工智能創(chuàng)新發(fā)展專項(xiàng)擬支持項(xiàng)目。“一共有19家創(chuàng)新企業(yè)入圍，亮風(fēng)臺作為AR公司也入圍此次支持項(xiàng)目”亮風(fēng)臺工作人員告訴青亭網(wǎng)，這不是AR企業(yè)第一次被劃歸到人工智能，但這種歸類方式也并不常見。據(jù)了解此專項(xiàng)由經(jīng)信委與市財(cái)政局聯(lián)合開展，擬支持金額超過1億。

簡單梳理下AR的核心技術(shù)

AR(Augmented Reality)，是在現(xiàn)實(shí)世界中疊加虛擬信息，也即給現(xiàn)實(shí)做“增強(qiáng)”，這種增強(qiáng)可以是來自視覺、聽覺乃至觸覺，主要的目的均是在感官上讓現(xiàn)實(shí)的世界和虛擬的世界融合在一起。

其中，對現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)知主要體現(xiàn)在視覺上，這需要通過攝像機(jī)來幫助獲取信息，以圖像和視頻的形式反饋。通過視頻分析，實(shí)現(xiàn)對三維世界環(huán)境的感知理解，比如場景的3D結(jié)構(gòu)，里面有什么物體，在空間中的什么地方。而3D交互理解的目的是告知系統(tǒng)要“增強(qiáng)”的內(nèi)容。

這其中有幾個關(guān)鍵點(diǎn)：

首先是3D環(huán)境理解。要理解看到的東西，主要依靠物體/場景的識別和定位技術(shù)。識別主要是用來觸發(fā)AR響應(yīng)，而定位則是知道在什么地方疊加AR內(nèi)容。定位根據(jù)精度的不同也可以分為粗定位和細(xì)定位，粗定位就是給出一個大致的方位，比如區(qū)域和趨勢。而細(xì)定位可能需要精確到點(diǎn)，比如3D坐標(biāo)系下的XYZ坐標(biāo)、物體的角度。根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的不同，兩種維度的定位在AR中都有應(yīng)用需求。在AR領(lǐng)域，常見的檢測和識別任務(wù)有人臉檢測、行人檢測、車輛檢測、手勢識別、生物識別、情感識別、自然場景識別等。

在感知現(xiàn)實(shí)3D世界并和虛擬內(nèi)容融合后，需要以一定方式將這種虛實(shí)融合信息呈現(xiàn)出來，這里面需要的就是AR中的第二個關(guān)鍵技術(shù)：顯示技術(shù)， 目前大多數(shù)的AR系統(tǒng)采用透視式頭盔顯示器，這其中又分為視頻透視和光學(xué)透視，其他的代表有光場技術(shù)(主要因Magic Leap而顯名)、全息投影(在科幻影視劇作品中常出現(xiàn))等。

AR中的第三個關(guān)鍵技術(shù)在于人機(jī)交互，用以讓人和疊加后的虛擬信息互動，AR追求在觸摸按鍵之外自然的人機(jī)交互方式，比如語音、手勢、姿態(tài)、人臉等，用的比較多的語音跟手勢。

人工智能和AR的技術(shù)關(guān)聯(lián)

在人工智能領(lǐng)域有幾個概念常被提及，如深度學(xué)習(xí)(DL)、機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)，在學(xué)術(shù)領(lǐng)域包括人工智能(AI)在內(nèi)幾大領(lǐng)域均有自己的研究界限，而在普遍意義上，我們常說的是泛意的人工智能，涵括所有“讓機(jī)器像人一樣”的技術(shù)的應(yīng)用方向。

從這張圖也可以簡單一窺三者的關(guān)系，深度學(xué)習(xí)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器學(xué)習(xí)的一種技術(shù)方式，而機(jī)器學(xué)習(xí)是為了讓機(jī)器變得智能，去達(dá)到人工智能?？梢哉f人工智能是最終目標(biāo)，而機(jī)器學(xué)習(xí)是為了實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)延伸出的一個技術(shù)方向。在這其中，還有另一個重要概念為計(jì)算機(jī)視覺(CV)，主要來研究如何讓機(jī)器像人去“看”，是目前人工智能概念中的一個重要分支，這也是因?yàn)槿祟惈@取信息最主要的方式之一就是視覺，目前計(jì)算機(jī)視覺已經(jīng)在商業(yè)市場發(fā)揮價(jià)值，比如人臉識別;自動駕駛中讀取交通信號和注意行人以導(dǎo)航;工業(yè)機(jī)器人用來檢測問題控制過程;三維環(huán)境的重建圖像的處理等等。這些概念既有區(qū)分也有一定范圍的重疊。

其中，2006年開始，Hinton引發(fā)的深度學(xué)習(xí)熱潮開始蔓延，在一定程度上帶動了AI的又一次崛起，十年中，在包括語音識別、計(jì)算機(jī)視覺、自然語言處理在內(nèi)的多個領(lǐng)域取得重大突破，并向應(yīng)用領(lǐng)域延伸，正發(fā)展的如火如荼。

在AR的核心技術(shù)中，3D環(huán)境理解、3D交互理解和計(jì)算機(jī)視覺、深度學(xué)習(xí)都有著緊密的聯(lián)系。3D環(huán)境理解在學(xué)術(shù)界里主要對應(yīng)的是計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域，而近年來深度學(xué)習(xí)在計(jì)算機(jī)視覺中得到廣泛應(yīng)用。交互方面，更趨自然的交互方式如手勢和語音在硬件終端的使用，得益于近幾年深度學(xué)習(xí)在相關(guān)領(lǐng)域的突破。也可以說，深度學(xué)習(xí)在AR中應(yīng)用主要在視覺關(guān)鍵技術(shù)。

目前，AR最常見的形式是2D圖片掃描識別，如騰訊QQ-AR火炬活動、支付寶五福等多數(shù)AR營銷中所見，用手機(jī)掃描識別圖出現(xiàn)疊加的內(nèi)容，但主要的研發(fā)方向還在3D物體識別和3D場景建模。

現(xiàn)實(shí)的物體是以3D形態(tài)存在的，有不同的角度和空間方位。所以一個自然的擴(kuò)展就是從2D圖片識別到3D物體識別，識別物體的類別和姿態(tài)，深度學(xué)習(xí)可以用在這里。以水果識別為例，識別不同類別的水果，并且給出定位區(qū)域，即集成了物體識別與檢測的功能。

3D場景建模，從識別3D物體擴(kuò)大到更大更復(fù)雜的3D區(qū)域。比如識別場景里面有哪些東西、它們的空間位置和相互關(guān)系等等，這就是3D場景建模，是AR比較核心的技術(shù)。這其中涉及目前熱門的SLAM(實(shí)時(shí)定位與地圖構(gòu)建)。通過掃描某個場景，然后在上面疊加虛擬戰(zhàn)場等三維虛擬內(nèi)容。如果只是基于普通2D圖像識別就需要有特定的圖片，而在圖片不可見時(shí)會識別失敗。而在SLAM技術(shù)里面，即使特定平面不存在，但是空間定位依然非常精確，就是因?yàn)橛兄車?D環(huán)境的幫助。

這里想探討下深度學(xué)習(xí)和SLAM技術(shù)的融合，計(jì)算機(jī)視覺大體上可以分兩個流派，一種基于學(xué)習(xí)的思路，例如特征提取-特征分析-分類，目前深度學(xué)習(xí)技術(shù)在這一路線上取得了主導(dǎo)性的地位。另外一種路線是基于幾何的視覺，從線條、邊緣、3D形狀推出物體的空間結(jié)構(gòu)信息，代表性的技術(shù)就是SFM/SLAM。基于學(xué)習(xí)的方向上深度學(xué)習(xí)基本上一統(tǒng)天下，但是在基于幾何視覺的領(lǐng)域，目前相關(guān)的進(jìn)展還很少。從學(xué)術(shù)界而言，深度學(xué)習(xí)技術(shù)的研究進(jìn)展可以說日新月異，而SLAM技術(shù)最新十年的進(jìn)展相對較少。在國際視覺頂級會議ICCV 2015年度組織的SLAM技術(shù)專題討論會上，基于近年深度學(xué)習(xí)在視覺其它領(lǐng)域的快速發(fā)展，有與會專家曾提出SLAM中采用深度學(xué)習(xí)的可能性，但是目前還沒有成熟的思路。總體而言，短期內(nèi)將深度學(xué)習(xí)和SLAM融合是一個值得研究的方向，長遠(yuǎn)來看聯(lián)合語義和幾何信息是一個非常有價(jià)值的趨勢。因此，SLAM+DL值得期待。

在交互方式方面，主要的包括語音識別和手勢識別，語音識別在目前已經(jīng)取得了較大進(jìn)展，國內(nèi)如百度、科大訊飛、云知聲等都是其中的佼佼者，AR公司更想突破的是手勢識別的成熟商業(yè)化。

“亮風(fēng)臺展示過的一款基于深度學(xué)習(xí)的手勢識別系統(tǒng)，主要定義了上下左右、順時(shí)針、逆時(shí)針六種手勢”亮風(fēng)臺工作人員告訴青亭網(wǎng)，先實(shí)現(xiàn)人手的檢測和定位，然后通過識別相應(yīng)的手勢軌跡來實(shí)現(xiàn)對人手勢的識別。雖然人臉識別等其他人工智能熱門領(lǐng)域在AR中也有使用，但不是AR公司重要的研發(fā)方向。

以上不難看出，AR的底層技術(shù)或者說基礎(chǔ)部分是計(jì)算機(jī)視覺以及關(guān)聯(lián)領(lǐng)域的融合，而當(dāng)下熱門的深度學(xué)習(xí)和AR的結(jié)合，也是算法工程師們的努力方向。這也是AR為計(jì)算機(jī)視覺與人機(jī)交互的交叉學(xué)科，AR的基礎(chǔ)是人工智能和計(jì)算機(jī)視覺等說法的依據(jù)。

在去年今日頭條發(fā)布的《人工智能影響力報(bào)告》中也簡單統(tǒng)計(jì)了人工智能科學(xué)家的分布情況，這其中包括人臉識別、語音識別、機(jī)器人、AR、芯片等領(lǐng)域的公司與大型研發(fā)機(jī)構(gòu)，高端研發(fā)人員的分布也說明了AI領(lǐng)域的細(xì)分方向。

那AR究竟是不是人工智能?

對AR從業(yè)者來說，理想的狀態(tài)是用更智能的AR終端去取代智能手機(jī)，所以對于用戶來說接觸使用AR首先受影響的是內(nèi)容，其次是終端，AR產(chǎn)業(yè)鏈可以粗略劃分為技術(shù)提供商、智能終端研發(fā)公司，以及AR內(nèi)容提供商。在這其中，AR設(shè)備提供商不可避免關(guān)注硬件技術(shù)，如底層的芯片、電池、光學(xué)鏡片等，以及硬件本身的性能優(yōu)化，而內(nèi)容提供商更傾向于在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上優(yōu)化內(nèi)容及表現(xiàn)。所以我們可以說AR技術(shù)提供商，或者說在底層算法研發(fā)上有一定成績的AR公司是人工智能公司。

對公司來說，特別是創(chuàng)企會把底層技術(shù)轉(zhuǎn)化為成熟的產(chǎn)品或服務(wù)，這可能是如無人機(jī)、AR智能終端、機(jī)器人等，也可能是行業(yè)解決方案，以達(dá)到商業(yè)目的，并且這已經(jīng)成為在沸騰聲音之后，媒體、企業(yè)以及大眾對AI企業(yè)的期待和要求。近期，人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟(AIIA)出版的圖書《人工智能浪潮：科技改變生活的100個前沿AI應(yīng)用》將對外發(fā)布，以及涵括了目前巨頭公司以及創(chuàng)企在商業(yè)化上的前沿成果，也直接反映了AI目前的主要商業(yè)化方向。

作為技術(shù)驅(qū)動的商業(yè)領(lǐng)域，無論是AR還是人工智能的其他多數(shù)方向，技術(shù)距離完全成熟還有很長的路程要走，在整個產(chǎn)業(yè)鏈逐漸繁榮，關(guān)注商業(yè)化實(shí)現(xiàn)的同時(shí)，也需要有更多公司機(jī)構(gòu)去不斷拓展技術(shù)邊界，建立核心競爭力，讓行業(yè)爆發(fā)更大的價(jià)值與潛力，如此，AI時(shí)代中國彎道超車當(dāng)可期。