英特爾中國(guó)研究院的“感知”盛宴
時(shí)間：2011-04-21 10:30:10
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英特爾
智能車聯(lián)網(wǎng)
人機(jī)交互
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[導(dǎo)讀]2011英特爾信息技術(shù)峰會(huì)（IDF）的技術(shù)前瞻日上，英特爾中國(guó)研究院院長(zhǎng)方之熙強(qiáng)調(diào)：“良好的用戶體驗(yàn)非常重要，我們的前沿技術(shù)研究就是要充分滿足人們的這些需求?！庇⑻貭栆延?010年成立了用戶互動(dòng)體驗(yàn)研究院，研究人
2011英特爾信息技術(shù)峰會(huì)（IDF）的技術(shù)前瞻日上，英特爾中國(guó)研究院院長(zhǎng)方之熙強(qiáng)調(diào)：“良好的用戶體驗(yàn)非常重要，我們的前沿技術(shù)研究就是要充分滿足人們的這些需求?！庇⑻貭栆延?010年成立了用戶互動(dòng)體驗(yàn)研究院，研究人員來(lái)自于不同的背景和不同的技術(shù)領(lǐng)域，其中包括人類學(xué)家、社會(huì)學(xué)家、心理學(xué)家，以便更好地把握用戶體驗(yàn)。
英特爾中國(guó)研究院的技術(shù)專家還介紹并展示了提前市場(chǎng)應(yīng)用3～5年的幾項(xiàng)前瞻性嵌入式技術(shù)研究成果，如智能車聯(lián)網(wǎng)、社交電視、基于手勢(shì)的人機(jī)交互、3D臉部定位與跟蹤技術(shù)、LTE信號(hào)處理等，其共同特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)“感知”能力。
智能車聯(lián)網(wǎng)
據(jù)英特爾中國(guó)研究院應(yīng)用工程師董春生介紹，利用智能車聯(lián)網(wǎng)，用戶可以在辦公室、酒店、餐廳等地方，通過(guò)手機(jī)、平板電腦、計(jì)算機(jī)等一切可以聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備以無(wú)線方式與車載電腦互聯(lián)，并通過(guò)車上與車載電腦相連的CAN總線控制車內(nèi)空調(diào)的啟動(dòng)，在寒冷的冬季或烈日炎炎的夏季，車主上車時(shí)，溫度可被調(diào)節(jié)到人體感覺(jué)舒適的程度。上述控制完全是在車門鎖住的情況下進(jìn)行，因此安全性大可放心。
另外，通過(guò)給車輛安裝視頻傳感器（即雷達(dá)），使得車輛行駛時(shí)，可以通過(guò)車與車之間的聯(lián)網(wǎng)，為司機(jī)提供周圍其他車輛行駛狀況的信息，預(yù)防兩側(cè)及前后發(fā)生碰撞。還可提供輔助駕駛即其他安全功能。智能車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用見(jiàn)圖1。
董春生表示：“其實(shí)上述應(yīng)用市場(chǎng)上已有，我們只是基于凌動(dòng)處理器系列和Meego操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)優(yōu)化的智能車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。當(dāng)然，整車廠商也可以利用這個(gè)平臺(tái)滿足市場(chǎng)的其他需求，或提出新應(yīng)用要求，我們提供各方面的技術(shù)支持?！?BR>
社交電視平臺(tái)（人臉識(shí)別系統(tǒng)）
據(jù)英特爾中國(guó)研究院研究員王鵬介紹，社交電視平臺(tái)使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)和云計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了臉部檢測(cè)與識(shí)別系統(tǒng)（見(jiàn)圖2），并據(jù)此提供用戶感知觀看和社交網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。具體應(yīng)用包括：1.基于人臉識(shí)別系統(tǒng)存儲(chǔ)在電視系統(tǒng)中的人臉庫(kù)（在電視屏幕上顯示人臉庫(kù)圖標(biāo)），實(shí)時(shí)監(jiān)控觀看者的性別、年齡和關(guān)注度等信息，根據(jù)監(jiān)控結(jié)果為其推薦個(gè)人喜歡的電視和廣告節(jié)目。2.可以實(shí)現(xiàn)電視與電視或電視與平板電腦之間的視頻聊天。3.基于實(shí)時(shí)用戶行為監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)能效設(shè)備管理。
基于手勢(shì)的人機(jī)交互
英特爾與CETV合作開(kāi)發(fā)的該系統(tǒng)，利用攝像頭和視覺(jué)計(jì)算技術(shù)，使設(shè)備識(shí)別手勢(shì)并理解用戶意圖，使屏幕上選定的目標(biāo)圖像按不同手勢(shì)，實(shí)現(xiàn)上下左右旋轉(zhuǎn)、放大或縮小，從而進(jìn)行人機(jī)交互。算法流程圖如圖3所示?？梢杂糜诩彝蕵?lè)、遠(yuǎn)程教育、醫(yī)療康復(fù)和交互式游戲等領(lǐng)域。
英特爾中國(guó)研究院科學(xué)家丁大勇強(qiáng)調(diào)：“主要是確定手的位置，并識(shí)別手勢(shì)含義。通常手距攝像頭1.5米～5米，不過(guò)目前，受光線影響，手距攝像頭3米以上時(shí)，深度識(shí)別率較低，會(huì)影響人機(jī)交互效果，今后會(huì)進(jìn)一步優(yōu)化算法?！?D臉部定位與跟蹤技術(shù)
3D臉部定位與跟蹤技術(shù)原理如圖5～圖11所示。這次的技術(shù)與2010年IDF上的技術(shù)有了實(shí)質(zhì)性進(jìn)步，去年只能對(duì)給定的靜態(tài)畫(huà)面模擬，今年可以對(duì)動(dòng)態(tài)視頻進(jìn)行3D臉部定位與跟蹤。德國(guó)奧迪2011年4月13日發(fā)布了小型SUV的新款“Q3”的概要。實(shí)車將在上海車展（AutoShanghai2011，4月21～28日）上展出。
LTE信號(hào)處理研究
目前，各種聯(lián)網(wǎng)設(shè)備呈指數(shù)上升，數(shù)據(jù)流量要求可擴(kuò)展性、低成本及在網(wǎng)絡(luò)邊緣的智能處理能力。到2015年，處理器的性能提升只有6倍左右，而包處理面臨的挑戰(zhàn)則達(dá)200多倍。
對(duì)于目前沒(méi)有進(jìn)行虛擬化的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，所有基站都要滿足峰值設(shè)計(jì)要求，且不能利用負(fù)載變化的特性。英特爾中國(guó)研究院研發(fā)經(jīng)理張帆表示，虛擬化技術(shù)可以利用負(fù)載模型，基站設(shè)計(jì)科滿足均值速率要求，并降低設(shè)備投資和運(yùn)營(yíng)成本，將極大提高移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處理與傳輸能力。
中國(guó)移動(dòng)提出了C-RAN（合作式無(wú)線接入網(wǎng)）計(jì)劃，其在中國(guó)廣大的城市地區(qū)具有很高的商業(yè)價(jià)值；在郊區(qū)和農(nóng)村地區(qū)，隨著光纖成本的下降，長(zhǎng)期商業(yè)價(jià)值也會(huì)逐步提高。對(duì)此，英特爾中國(guó)研究院與中國(guó)移動(dòng)合作正在研發(fā)C-RAN無(wú)線接入網(wǎng)方案。
該方案主要利用SandyBridge處理器具有的32KL11、32KL10、256KL2；高級(jí)矢量擴(kuò)展（AVX）；以及16個(gè)256位FP、128位IntSMID寄存器等特性，對(duì)LTE中的最小二乘（LS）和最小均方差(MMSE)兩種信道估計(jì)算法進(jìn)行優(yōu)化。在算法的創(chuàng)新表現(xiàn)在以下幾方面：
1.通過(guò)高并行度Turbo解碼器、混合MIMO解碼器，以及高效定點(diǎn)的傅氏變換和傅氏逆變換，實(shí)現(xiàn)基于英特爾SSE架構(gòu)的算法設(shè)計(jì)。
2.通過(guò)快速LTETurbo交織器和快速速率適配，進(jìn)行高效的數(shù)據(jù)搬移。
3.通過(guò)基于查找表的CRC和擾碼器降低計(jì)算復(fù)雜度。
Turbo譯碼器的設(shè)計(jì)、信道解交織和速率解匹配、上行接收機(jī)的結(jié)構(gòu)及特性分別如圖12～圖14所示。
張帆還透露了該項(xiàng)目下一階段的研究方向，包括物理層、MAC/RLC層和實(shí)時(shí)處理的LTE基站驗(yàn)證原型；CRAN虛擬化基帶池技術(shù)；智能邊緣處理技術(shù)。
英特爾中國(guó)研究院的技術(shù)專家還介紹并展示了提前市場(chǎng)應(yīng)用3～5年的幾項(xiàng)前瞻性嵌入式技術(shù)研究成果，如智能車聯(lián)網(wǎng)、社交電視、基于手勢(shì)的人機(jī)交互、3D臉部定位與跟蹤技術(shù)、LTE信號(hào)處理等，其共同特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)“感知”能力。
智能車聯(lián)網(wǎng)
據(jù)英特爾中國(guó)研究院應(yīng)用工程師董春生介紹，利用智能車聯(lián)網(wǎng)，用戶可以在辦公室、酒店、餐廳等地方，通過(guò)手機(jī)、平板電腦、計(jì)算機(jī)等一切可以聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備以無(wú)線方式與車載電腦互聯(lián)，并通過(guò)車上與車載電腦相連的CAN總線控制車內(nèi)空調(diào)的啟動(dòng)，在寒冷的冬季或烈日炎炎的夏季，車主上車時(shí)，溫度可被調(diào)節(jié)到人體感覺(jué)舒適的程度。上述控制完全是在車門鎖住的情況下進(jìn)行，因此安全性大可放心。
另外，通過(guò)給車輛安裝視頻傳感器（即雷達(dá)），使得車輛行駛時(shí)，可以通過(guò)車與車之間的聯(lián)網(wǎng)，為司機(jī)提供周圍其他車輛行駛狀況的信息，預(yù)防兩側(cè)及前后發(fā)生碰撞。還可提供輔助駕駛即其他安全功能。智能車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用見(jiàn)圖1。
董春生表示：“其實(shí)上述應(yīng)用市場(chǎng)上已有，我們只是基于凌動(dòng)處理器系列和Meego操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)優(yōu)化的智能車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。當(dāng)然，整車廠商也可以利用這個(gè)平臺(tái)滿足市場(chǎng)的其他需求，或提出新應(yīng)用要求，我們提供各方面的技術(shù)支持?！?BR>
社交電視平臺(tái)（人臉識(shí)別系統(tǒng)）
據(jù)英特爾中國(guó)研究院研究員王鵬介紹，社交電視平臺(tái)使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)和云計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了臉部檢測(cè)與識(shí)別系統(tǒng)（見(jiàn)圖2），并據(jù)此提供用戶感知觀看和社交網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。具體應(yīng)用包括：1.基于人臉識(shí)別系統(tǒng)存儲(chǔ)在電視系統(tǒng)中的人臉庫(kù)（在電視屏幕上顯示人臉庫(kù)圖標(biāo)），實(shí)時(shí)監(jiān)控觀看者的性別、年齡和關(guān)注度等信息，根據(jù)監(jiān)控結(jié)果為其推薦個(gè)人喜歡的電視和廣告節(jié)目。2.可以實(shí)現(xiàn)電視與電視或電視與平板電腦之間的視頻聊天。3.基于實(shí)時(shí)用戶行為監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)能效設(shè)備管理。
基于手勢(shì)的人機(jī)交互
英特爾與CETV合作開(kāi)發(fā)的該系統(tǒng)，利用攝像頭和視覺(jué)計(jì)算技術(shù)，使設(shè)備識(shí)別手勢(shì)并理解用戶意圖，使屏幕上選定的目標(biāo)圖像按不同手勢(shì)，實(shí)現(xiàn)上下左右旋轉(zhuǎn)、放大或縮小，從而進(jìn)行人機(jī)交互。算法流程圖如圖3所示?？梢杂糜诩彝蕵?lè)、遠(yuǎn)程教育、醫(yī)療康復(fù)和交互式游戲等領(lǐng)域。
英特爾中國(guó)研究院科學(xué)家丁大勇強(qiáng)調(diào)：“主要是確定手的位置，并識(shí)別手勢(shì)含義。通常手距攝像頭1.5米～5米，不過(guò)目前，受光線影響，手距攝像頭3米以上時(shí)，深度識(shí)別率較低，會(huì)影響人機(jī)交互效果，今后會(huì)進(jìn)一步優(yōu)化算法?！?D臉部定位與跟蹤技術(shù)
3D臉部定位與跟蹤技術(shù)原理如圖5～圖11所示。這次的技術(shù)與2010年IDF上的技術(shù)有了實(shí)質(zhì)性進(jìn)步，去年只能對(duì)給定的靜態(tài)畫(huà)面模擬，今年可以對(duì)動(dòng)態(tài)視頻進(jìn)行3D臉部定位與跟蹤。德國(guó)奧迪2011年4月13日發(fā)布了小型SUV的新款“Q3”的概要。實(shí)車將在上海車展（AutoShanghai2011，4月21～28日）上展出。
LTE信號(hào)處理研究
目前，各種聯(lián)網(wǎng)設(shè)備呈指數(shù)上升，數(shù)據(jù)流量要求可擴(kuò)展性、低成本及在網(wǎng)絡(luò)邊緣的智能處理能力。到2015年，處理器的性能提升只有6倍左右，而包處理面臨的挑戰(zhàn)則達(dá)200多倍。
對(duì)于目前沒(méi)有進(jìn)行虛擬化的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，所有基站都要滿足峰值設(shè)計(jì)要求，且不能利用負(fù)載變化的特性。英特爾中國(guó)研究院研發(fā)經(jīng)理張帆表示，虛擬化技術(shù)可以利用負(fù)載模型，基站設(shè)計(jì)科滿足均值速率要求，并降低設(shè)備投資和運(yùn)營(yíng)成本，將極大提高移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處理與傳輸能力。
中國(guó)移動(dòng)提出了C-RAN（合作式無(wú)線接入網(wǎng)）計(jì)劃，其在中國(guó)廣大的城市地區(qū)具有很高的商業(yè)價(jià)值；在郊區(qū)和農(nóng)村地區(qū)，隨著光纖成本的下降，長(zhǎng)期商業(yè)價(jià)值也會(huì)逐步提高。對(duì)此，英特爾中國(guó)研究院與中國(guó)移動(dòng)合作正在研發(fā)C-RAN無(wú)線接入網(wǎng)方案。
該方案主要利用SandyBridge處理器具有的32KL11、32KL10、256KL2；高級(jí)矢量擴(kuò)展（AVX）；以及16個(gè)256位FP、128位IntSMID寄存器等特性，對(duì)LTE中的最小二乘（LS）和最小均方差(MMSE)兩種信道估計(jì)算法進(jìn)行優(yōu)化。在算法的創(chuàng)新表現(xiàn)在以下幾方面：
1.通過(guò)高并行度Turbo解碼器、混合MIMO解碼器，以及高效定點(diǎn)的傅氏變換和傅氏逆變換，實(shí)現(xiàn)基于英特爾SSE架構(gòu)的算法設(shè)計(jì)。
2.通過(guò)快速LTETurbo交織器和快速速率適配，進(jìn)行高效的數(shù)據(jù)搬移。
3.通過(guò)基于查找表的CRC和擾碼器降低計(jì)算復(fù)雜度。
Turbo譯碼器的設(shè)計(jì)、信道解交織和速率解匹配、上行接收機(jī)的結(jié)構(gòu)及特性分別如圖12～圖14所示。
張帆還透露了該項(xiàng)目下一階段的研究方向，包括物理層、MAC/RLC層和實(shí)時(shí)處理的LTE基站驗(yàn)證原型；CRAN虛擬化基帶池技術(shù)；智能邊緣處理技術(shù)。
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