上海交大教授為視障人士研發(fā)了可穿戴AI導(dǎo)航系統(tǒng)

上海交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院清源研究院顧磊磊團(tuán)隊(duì)為視障人士研發(fā)了可穿戴AI導(dǎo)航系統(tǒng)。 受訪者供圖

“墨鏡、手杖、導(dǎo)盲犬是視障人士出行的三件套，這是他們的助手，也是他們的標(biāo)記。通過創(chuàng)新的智能軟硬件，逐漸去除這些標(biāo)記，讓視障人士從外觀到行為都能像正常人一樣生活，是我們的終極目標(biāo)?！鄙虾＝煌ù髮W(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院清源研究院長(zhǎng)聘教軌副教授、博士生導(dǎo)師顧磊磊日前在接受澎湃科技記者采訪時(shí)表示。

4月14日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然-機(jī)器智能》在線發(fā)表發(fā)布了他的一篇論文，介紹了一款可以為障礙人士提供導(dǎo)航輔助功能的可穿戴系統(tǒng)。

該系統(tǒng)通過攝像頭拍照來獲得圖像等視覺信息，然后以AI算法進(jìn)行分析，確定目標(biāo)及障礙物后等關(guān)鍵情況后作出判斷，通過骨傳導(dǎo)耳機(jī)的立體音和腕部皮膚的觸覺等信號(hào)傳遞給使用者，指導(dǎo)使用者做出前進(jìn)、左移或者右移等安全動(dòng)作。該指示隨著使用者移動(dòng)實(shí)時(shí)更新，逐步指導(dǎo)使用者達(dá)到最終目標(biāo)。

上海交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院清源研究院長(zhǎng)聘教軌副教授、博士生導(dǎo)師顧磊磊（左二）和部分實(shí)驗(yàn)室成員。 澎湃新聞?dòng)浾?吳躍偉 攝

顧磊磊表示，以前為視障人士提供的類似導(dǎo)航系統(tǒng)往往把人當(dāng)作一臺(tái)車來處理。但人不是機(jī)器，有自己的特點(diǎn)，也對(duì)系統(tǒng)有自己獨(dú)特的要求。人有大腦，完整的視覺回路需要AI和大腦中繼完成，AI的輸出需要和大腦的認(rèn)知一致，兩套系統(tǒng)才能良好配合，人用起AI系統(tǒng)才會(huì)覺得像在使用自己本來的器官一樣輕松自在；行為上，人也沒法像機(jī)器一樣嚴(yán)格的遵循指令，需要AI系統(tǒng)平衡準(zhǔn)確度與自由度；最后，人的承載能力也無法和機(jī)器相比，人體力有限，希望系統(tǒng)足夠輕、薄甚至美。傳統(tǒng)電子輔助系統(tǒng)在這些方面的不足使其在盲人群體中的接受率始終不高。

顧磊磊的這套系統(tǒng)的目標(biāo)是提高視障人士的行動(dòng)能力，通過系統(tǒng)提示可以避開障礙物。新系統(tǒng)總重約200克，由裝載了RGB-D（紅綠藍(lán)和深度）攝像頭的眼鏡、兩小塊人造電子皮膚和一個(gè)微型單板計(jì)算機(jī)組成。新系統(tǒng)從拍照到響應(yīng)、輸出的時(shí)間是僅200-300毫秒，與人類的反應(yīng)時(shí)間一致，從而可以與使用者更默契地配合。

為了解決光線不足可能給拍照系統(tǒng)帶來的風(fēng)險(xiǎn)，該系統(tǒng)還集成了一個(gè)紅外探測(cè)器，可以“像激光雷達(dá)一樣”進(jìn)行主動(dòng)探測(cè)，提供距離、高低等信息。

“我們調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，視障人士的基本需求有三個(gè)，第一個(gè)是明暗變化，比如眼前有沒有障礙物；第二個(gè)是形狀；第三是看到運(yùn)動(dòng)的信息，比如面前是不是有東西移動(dòng)過去。他們沒有爬山、游泳那么高的要求。”“所以，我們是一直在做減法。把功能做得像車載系統(tǒng)一樣很大很強(qiáng)不是我們的最終目的，我們是要它具有人們剛需使用時(shí)的合理功能，在此基礎(chǔ)上盡力壓低其在體積、重量以及能量算力等方面需求?！鳖櫪诶诒硎?。

此外，該系統(tǒng)還提供了一雙摩擦供電的智能鞋墊和VR訓(xùn)練平臺(tái)，讓使用者在正式出行前可以在虛擬系統(tǒng)中進(jìn)行模擬、訓(xùn)練，降低摔倒、碰撞等風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)于新系統(tǒng)的局限性，顧磊磊表示，目前屬于基礎(chǔ)研究階段，只是進(jìn)行了少量的測(cè)試——一共有20人試用的數(shù)據(jù)，其中18人是視障人士。該產(chǎn)品如果要投放市場(chǎng)，需要更多的反饋數(shù)據(jù)，以進(jìn)行優(yōu)化。

“說不定我們可以把攝像頭換掉。”顧磊磊希望把攝像頭整合到隱形眼鏡中，取代目前系統(tǒng)中的鏡框眼鏡，代替手杖，“讓使用者盡力看起來像健全人”。

此外，他表示，很重要的一點(diǎn)是，希望未來的類似系統(tǒng)是個(gè)性化的，因?yàn)槊课挥脩絷P(guān)注的東西可能是不一樣的。而這樣的“量身定做”可以基于AI算法的優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)。