摘要：目前，單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)主要被應(yīng)用于智能交通、智能家居、工業(yè)監(jiān)測、傳感器以及人臉檢測等領(lǐng)域，單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)加持的人工智能看似很簡單，事實上必須搜集大量圖片和語音標(biāo)本，在大量計算后獲得正確結(jié)果。人工智能技術(shù)的進(jìn)步需要用到嵌入式系統(tǒng)，所以，若想進(jìn)一步發(fā)展人工智能技術(shù)，需要注重單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)與優(yōu)化，并且在人工智能發(fā)展環(huán)節(jié)拓展更多領(lǐng)域，保證人工智能能夠更好地為人類提供服務(wù)。文章基于單片機(jī)發(fā)展歷程，闡述單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)，分析該系統(tǒng)和人工智能之間的關(guān)系，并探討單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)與人工智能的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；嵌入式系統(tǒng)；人工智能；發(fā)展方向

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.06.056

中圖分類號：TP 18，TP 368.1" " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " " "文章編碼：1672-7274（2023）06-0-03

Abstract： At present， single-chip embedded systems are mainly applied in fields such as intelligent transportation， smart home， industrial monitoring， sensors， and face detection. The artificial intelligence supported by single-chip embedded systems may seem very simple， but in fact， it is necessary to collect a large number of images and voice samples， and obtain correct results after a large amount of calculations. The progress of artificial intelligence technology requires the use of embedded systems. Therefore， if we want to further develop artificial intelligence technology， we need to focus on the development and optimization of single-chip embedded systems， and expand more fields in the development of artificial intelligence to ensure that artificial intelligence can better serve humanity. This article is based on the development history of microcontrollers， elaborates on the embedded system of microcontrollers， analyzes the relationship between this system and artificial intelligence， and explores the development trend of artificial intelligence in embedded systems of microcontrollers.

Key words： single chip microcomputer; embedded system; artificial intelligence; hair

0" 引言

近年來，我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度越來越快，智能產(chǎn)品大量涌現(xiàn)，并成為大眾生活與工作的重要組成部分，日常生活中所見的多數(shù)智能產(chǎn)品，都是采用單片機(jī)的形式開發(fā)的，可見單片機(jī)的應(yīng)用，對打造現(xiàn)代智能化城市與家居行業(yè)的發(fā)展具有重要價值。單片機(jī)在智能物品的創(chuàng)造與優(yōu)化領(lǐng)域具有很大優(yōu)勢[1]，尤其是隨著硬件設(shè)備不斷升級迭代，越來越多的人注意到智能家居所存在的嵌入式技術(shù)問題。雖然嵌入式系統(tǒng)發(fā)展速度遠(yuǎn)超大眾想象，然而，該系統(tǒng)的起步仍舊在初級階段，所以目前嵌入式系統(tǒng)是業(yè)內(nèi)發(fā)展焦點。本文基于單片機(jī)發(fā)展歷程，闡述單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)，分析該系統(tǒng)和人工智能之間的關(guān)系，并探討單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)與人工智能的發(fā)展趨勢，以期為智能生活的優(yōu)化提供理論依據(jù)。

1" 單片機(jī)發(fā)展歷程

單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)其實就是設(shè)有嵌入式系統(tǒng)的一種單片機(jī)。首臺電子計算機(jī)誕生，就標(biāo)志著一個新時代的啟幕，然而，因為第一臺電子計算機(jī)造價高，而且體積非常龐大，必須由專業(yè)人才操作，不便于實際應(yīng)用[2]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，20世紀(jì)70年代后期，計算機(jī)逐漸向小型化集成化方向發(fā)展，此時產(chǎn)生了小型微處理器單片機(jī)，各微處理器單片機(jī)被整合為微處理器系統(tǒng)，即嵌入式系統(tǒng)。因為嵌入式系統(tǒng)造價低、體積小、便于操作且具有較快的運(yùn)算速度，所以備受大眾歡迎。20世紀(jì)80年代，單片機(jī)逐漸被大眾熟知，但這僅僅是單片機(jī)初始階段，同時也是誕生SCM的重要階段，最初的SCM多是8位數(shù)或者4位數(shù)，其中最成功的是美國英特爾公司的8031芯片，為后期單片機(jī)芯片優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。隨后單片機(jī)進(jìn)一步提升了其測試系統(tǒng)內(nèi)多通道、電路以及接口等技術(shù)，在提高內(nèi)存利用率的同時也實現(xiàn)了單片機(jī)應(yīng)用效率的提升。

2" 單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的界定和應(yīng)用

2.1 單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的界定

電氣與電子工程師協(xié)會曾如此界定單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)：可以在監(jiān)視與控制活動中靈活應(yīng)用，也可助力機(jī)器設(shè)備運(yùn)行的一種裝置，單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)以單片機(jī)和微處理器為重點。實踐表明，應(yīng)用單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的高效運(yùn)行，而且也可實現(xiàn)智能化控制。與普通計算機(jī)系統(tǒng)相同，單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)也要創(chuàng)建軟硬件系統(tǒng)，必須軟硬件共同工作才能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。嵌入式系統(tǒng)的核心是單片機(jī)，其硬件系統(tǒng)組成包括數(shù)據(jù)存儲、計算和輸入輸出等功能，在單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)設(shè)備中植入以上功能，就能夠有效操控該設(shè)備[3]。軟件系統(tǒng)則主要由嵌入式系統(tǒng)、上層應(yīng)用技術(shù)軟件組成，軟件系統(tǒng)功能主要是取代計算機(jī)功能。

2.2 單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用

現(xiàn)階段，單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用主要領(lǐng)域如下。

（1）智能交通。智能交通領(lǐng)域，單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的功能主要是，搜集路況信息后有效控制交通信號，幫助司機(jī)在第一時間選擇路線，同時也可幫助交通系統(tǒng)控制人員及時控制交通信號。主系統(tǒng)中含大量子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)間相互聯(lián)系，又彼此獨立，嵌入式單片機(jī)可輔助各子系統(tǒng)運(yùn)行，并形成閉環(huán)系統(tǒng)。

（2）智能家居。近年來，智能系統(tǒng)在家庭日常生活中得到廣泛應(yīng)用，智能家居越來越多，例如，空調(diào)、電燈、電視機(jī)以及窗簾等都可實現(xiàn)智能化操控，這都是單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的功勞。家庭中的拖地、掃地機(jī)器人等，都以單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)為核心技術(shù)[4]。

（3）工業(yè)監(jiān)測。社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要不斷提升工業(yè)化水平，工業(yè)產(chǎn)品越來越豐富，在改善大眾生活質(zhì)量的同時，也對環(huán)境帶來巨大壓力。我國政府越來越重視環(huán)境問題，并提出可持續(xù)發(fā)展理念，大眾對自然環(huán)境要求也越來越高，這就需要更為嚴(yán)格、精確地監(jiān)測工廠排污。人工監(jiān)測往往很難兼顧所有污染問題，而且還會傷害到檢測人員的身體，應(yīng)用單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)，可實時檢測工業(yè)污染情況，并及時記錄分析檢測結(jié)果，根據(jù)類別劃分污染物，對后期污染物的處理極為有利。

（4）傳感器。作為一種監(jiān)測設(shè)備，傳感器也被廣泛用于大眾工作與生活中，人們比較熟悉傳感器，其功能是轉(zhuǎn)化非電信號為可用電信號，以搜集、控制和處理相關(guān)電子信息[5]。

（5）人臉檢測。近年來，人臉檢測越來越普及，例如，人臉門禁等，都需要應(yīng)用到單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)，然而，對于人臉檢測來說，軟件編程最為復(fù)雜，人臉識別算法非常復(fù)雜，人臉檢測過程中，硬件系統(tǒng)會發(fā)出相應(yīng)指令?，F(xiàn)階段，大眾對人臉檢測安全性更為關(guān)心，這也是嵌入式系統(tǒng)的重點研究方向。

3" 嵌入式系統(tǒng)和人工智能間的關(guān)系

現(xiàn)實生活中，人工智能通常會涉及很多學(xué)科內(nèi)容，而且具有非常廣泛的應(yīng)用范圍。事實上，人工智能的發(fā)展必須由嵌入式系統(tǒng)提供支持，兩者關(guān)系極為密切，換句話說，嵌入式系統(tǒng)催生了人工智能。人工智能發(fā)展的終極目的是使機(jī)器能夠像人類一樣理解和解決問題，并在某些方面甚至超越人類，一般將人類智力劃分為行為與思維兩種，思維主要是大腦獨立思考，行為主要是客觀世界和個體間進(jìn)行的交互?，F(xiàn)階段，全球研發(fā)出來的人工智能還在思維階段徘徊，例如，阿爾法狗、siri、小愛同學(xué)以及百度小度等，都是思維階段的人工智能。然而，若想提升人工智能行為，使人工智能更好地服務(wù)于人類活動，關(guān)鍵在于嵌入式系統(tǒng)的有效支持，此為現(xiàn)階段業(yè)界明確劃分弱人工智能和強(qiáng)人工智能的一個關(guān)鍵依據(jù)。弱人工智能就是基于MCU技術(shù)，借助嵌入式系統(tǒng)的一種智能化技術(shù)。近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)迅猛發(fā)展，人類已邁進(jìn)智能生活時代，生活或工作中隨處可見智能化家居設(shè)備，而未來在網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的加持下，會進(jìn)一步提升單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)研發(fā)效率，助力全球人工智能行業(yè)的發(fā)展[6]。

4" 單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的人工智能發(fā)展趨勢

現(xiàn)階段，基于單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的人工智能，已能夠在表征學(xué)習(xí)中完全勝任圖像識別、語言識別等工作，其功能也越來越強(qiáng)。單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)加持的人工智能必須搜集大量圖片和語音標(biāo)本，在完成大量計算后獲得正確結(jié)果，這些識別功能看似簡單，事實上需要非常多的計算和數(shù)據(jù)支撐。人類大腦可以與自身所處形勢、周邊環(huán)境等相結(jié)合，同時借助具有的推理能力和知識，展開合理思考，而人工智能技術(shù)只能機(jī)械分析已有樣本，實現(xiàn)表征學(xué)習(xí)，不能自我創(chuàng)建知識體系，也不能將計算結(jié)果應(yīng)用于虛擬場景[7]。所以，單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)與人工智能的未來發(fā)展方向主要表現(xiàn)為：

（1）語言翻譯。近年來，單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)力度越來越大，加之人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展，未來會向語言翻譯的方向發(fā)展?，F(xiàn)階段，人工智能在語言技術(shù)層面的發(fā)展還不成熟，具體應(yīng)用中還有一些不足之處，很難完全康復(fù)語言障礙。尤其是對人們輸入的語言，無法高質(zhì)量轉(zhuǎn)換為文字，對于語言模糊、語速過快等成分，很難實現(xiàn)有效轉(zhuǎn)換。所以，未來隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人工智能技術(shù)會解決該問題，幫助大眾有效翻譯與轉(zhuǎn)換語言。

（2）自適應(yīng)系統(tǒng)。事實上，自適應(yīng)系統(tǒng)可以精準(zhǔn)處理完整的信息，而且還可處理一系列殘缺信息。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，自適應(yīng)系統(tǒng)也可補(bǔ)全殘缺信息，但若要實現(xiàn)該目標(biāo)，還需要最新技術(shù)的支持，確保人工智能能夠獲得信息技術(shù)的支撐[8]。未來通過創(chuàng)建多路徑學(xué)習(xí)模式，使自適應(yīng)系統(tǒng)可以有效融入大眾日常生活與工作中，在學(xué)習(xí)中吸收更多知識與經(jīng)驗，并且在實際應(yīng)用中自覺處理信息，提高預(yù)判能力。

（3）服務(wù)人類。單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)與人工智能不僅要在語言翻譯、自適應(yīng)系統(tǒng)等領(lǐng)域有所建樹，而且還要更智能化地服務(wù)于人類。人類是人工智能的創(chuàng)造者，發(fā)明人工智能的初衷在于為人類提供服務(wù)。所以，人工智能在未來應(yīng)為人類提供更為智能化、精準(zhǔn)的服務(wù)。例如，各種智能手機(jī)小助手的研發(fā)，都是為了手機(jī)使用者能夠熟練使用各種功能，發(fā)語音信息、智能查詢、智能攔截騷擾電話等都是手機(jī)的智能化功能。此外，社會生產(chǎn)中的人工智能技術(shù)，主要目的在于實現(xiàn)生產(chǎn)效率與生產(chǎn)安全性的提升。

5" 結(jié)束語

現(xiàn)階段單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)越來越智能化，也就是說，嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展與優(yōu)化，是軟硬件系統(tǒng)升級的結(jié)果。人工智能技術(shù)的進(jìn)步需要用到嵌入式系統(tǒng)，所以，若想進(jìn)一步發(fā)展人工智能技術(shù)，需要注重單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)與優(yōu)化，并且在人工智能發(fā)展環(huán)節(jié)拓展更多領(lǐng)域，保證人工智能能夠更好地為人類提供服務(wù)。目前人工智能發(fā)展中還存在很多局限性，若想保證人工智能為人類提供智能化服務(wù)，可謂任重而道遠(yuǎn)。

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