人工智能技術在導盲中的應用策略

　　摘 要：為了解決傳統導盲手段不完善，導盲資源稀缺的問題，本文介紹了人工智能在傳統導盲領域中的應用以及在導盲中的創新，首先介紹了人工智能技術及導盲的相關概念，之后分析現有導盲方法存在的缺陷，最后提出通過人工智能完善現有導盲手段，以及研發創新的導盲產品。事實表明，該策略能夠較好地完善傳統導盲手段的不足之處，提升盲人群體的生活質量，具有一定的參考價值。

　　關鍵詞：人工智能技術;導盲;應用策略

　　盲人群體是殘疾群體中占比很大的一個群體。世界衛生組織統計全世界有盲人9000萬，我國每年大約會新增45萬的盲人，以及低視力人員135萬，這意味著幾乎每天每分鐘就可能會出現1個盲人和3個低視力患者，并且我國有2.46億人患有弱視。如果不采取有力措施，2020年我國視力殘疾人數將是2013年的4倍，即將達到5000余萬人[1]。有研究稱，全球盲人數量在2050年將會由3600萬增加到1.15億。來自188個國家的研究數據表明，超過2億人患有中度至重度的視力障礙。這一數字預計到2050年可能增長到超過5.5億[2]。

　　盲人的生活和出行問題被社會各界廣泛關注。由于缺少視覺感知，盲人的外出非常不便，出行成為他們生活中的一大難處。雖然現在科技在不斷發展，導盲手段越來越多，但是他們仍不能像正常人一樣邁出自己的家門去體驗多彩的世界[3]。所以，讓盲人感受到科技帶來的便利應該得到人們的重視。

　　1 人工智能及導盲的概念

　　1.1 人工智能的概念

　　人工智能，英文為Artificial Intelligence，縮寫為AI。人工智能是研究和開發人類智能模擬、擴展和擴展的理論、方法、技術和應用系統的一門新興技術科學，是計算機科學的一個分支。它試圖理解智能的本質，并制造出一種新的智能機器，它能以人類智能所能達到的方式做出反應。該領域的研究主要涉及機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統等領域[4]。人工智能誕生以來，理論和技術日益成熟，應用領域不斷擴大。可以想象，人工智能所帶來的科技產品將是人類智能的“容器”，人工智能可以是人類意識和思維的信息過程模擬。盡管人工智能不是人的智能，但是它可以像人一樣思考，最終超越人類的智慧[5]。

　　1.2 導盲的概念

　　導盲即為引導盲人的活動。當今世界有各種各樣的導盲資源。能導引盲人活動的設備和器械等統稱為導盲資源。如導盲犬、盲人手杖、大街上有條紋的磚鋪盲道等都可以為盲人引導方向，是幫助盲人判斷方位和識別障礙物的工具。導盲犬可以幫助盲人主人引導方向，能聽得懂盲人主人的口令，可以帶領盲人主人走安全的路段，躲避障礙和引導盲人主人拐彎，能在途經紅燈時，引導主人停下以免發生車禍[6]。

　　2 傳統導盲手段存在的問題

　　當今傳統的導盲手段基本包括導盲杖或電子導盲杖以及導盲犬。這兩種導盲裝備均存在一系列問題，導盲杖可以為盲人提供的便利十分有限。導盲杖是觸碰到障礙物才被動繞開，緩慢摸索前行，而導盲犬是主動避開障礙物引領主人前行。用導盲杖加手機語音也無法精準到達目的地，而導盲犬可以精確到達。相比于導盲杖，導盲犬可以減少盲人上身的碰撞。總的來說導盲犬比導盲杖是更便利的。但是，合格的導盲犬也是非常稀缺的資源。使用導盲犬的人數不到視障人士人數的1%，我們在大街上也很少看到導盲犬。將一只具有導盲條件的狗培養成導盲犬也是很困難的，成本極其昂貴，培訓周期也很長，一只導盲犬的訓練成本高達25000～30000美元，訓練周期長達18個月，而工作壽命僅有8～10年，而且盲人申請導盲犬也絕非易事;現在很多公共場合依然禁止導盲犬的進入，這也為盲人的出行帶來的很大的困擾，盲人如何照顧導盲犬也是一大問題，從導盲犬角度來說，他們也犧牲了自身愛玩的天性，需要在工作的時候能抵抗外來的干擾和誘惑。

　　3 基于人工智能的傳統導盲手段的改進

　　3.1 將人工智能技術應用在仿生機器犬上代替導盲犬

　　隨著仿生機器人和傳感器技術的飛速發展，機器人能較好地偵察當前周圍環境和障礙物，能適應各種不同的環境，但其規劃路線的應對突發情況的能力還是不足，不足以為盲人群體充當導盲犬的角色，它缺少一顆能自己思考的“大腦”。但是人工智能技術的出現，為其提供了一顆智能的“大腦”。可以借助人工智能技術提升機械犬的導盲功能。現階段研發的機器導盲犬具體功能主要包括以下幾點：

　　(1)掌握周圍地形環境之后，便帶領盲人行走，幫助盲人越過各種障礙，更好地完成爬樓梯等工作。

　　(2)能進行定位導航，此機器具有循跡、繞障、語音播報、GPS導航和太陽能充電功能。

　　(3)有人機對話功能，這樣人與機器之間就可以溝通。

　　(4)具有GPS自主導盲、人動力牽引、語音播報、GPS獲取盲人位置信息、傾角傳感器傾翻報警等功能。機械仿生，根據生物結構，親便可靠，給盲人帶來方便，而且GPS獲取盲人位置信息只可以在住宅區、公園等小范圍區域內進行正常活動，其操作簡便[6]。

　　(5)能夠適應在各種路況環境下工作，應用于實際日常生活中。

　　3.2 將人工智能技術應用到導盲杖

　　智能導盲杖作為一個殘疾人的輔助裝置，近幾年來也有一部分市場。新型智能導盲杖裝有多種傳感器，例如紅外傳感器、超聲波傳感器、光敏傳感器。以及多個智能模塊，例如指南針模塊、實時時鐘、語音芯片模塊、GPS模塊。通過人工智能將各個傳感器以及模塊統籌起來，實現人杖交互的功能，盲人可以通過語音和行為動作來和智能導盲杖進行交互。該種導盲杖具體可以實現以下功能：

　　(1)前方障礙物自動報警或手柄震動報警功能。

　　(2)語音指示方向功能。

　　(3)語音指示當前時間功能。

　　(4)夜間警示路人功能。

　　(5)家人可以GPS定位盲人的功能。

　　4 人工智能技術在導盲中的應用創新

　　近幾年來，人工智能領域已經成為世界各大互聯網公司的戰場，一些公司都在積極進行像人工智能這樣高新技術的研究，在導盲領域，這些公司的創新也為盲人的生活帶來很大便利。

　　谷歌公司就根據計算機圖像識別技術發布了一款人工智能語音導盲APP，名為Lookout。它能讓盲人很好地知曉周圍的環境，讓他們可以根據環境的變化進行應對。這款APP可以在安卓系統的手機上進行使用，使用很便利，只要將手機的后置攝像頭面向外就可以了，可以把手機放在上衣的口袋里面，或者掛在用戶的脖子上，當然也可以手持。這個應用通過攝像頭將周圍的環境錄入系統中，再經過人工智能的分析，最后報告給用戶，讓用戶能更好地面對周圍的環境。這款APP有四種使用模式，可供使用者選擇，分別是家庭場景(Home)、工作娛樂場景(Work and play)、掃描模式(Scan)和實驗模式(Experimental)。在家庭模式下，如果用戶想尋找一個被移動過的物品，這款APP就會告訴你這個被移動的物品在哪，通過語音做出提醒，例如杯子在書桌上面。這樣就能有效地避免用戶碰撞到別的東西，從而有效地保護用戶。在工作娛樂模式下，APP可以提示各種場所的情況，例如正門和電梯的位置等，也可以提示工作中所需要的辦公物品的位置，例如U盤在鍵盤的上面。同時在娛樂場景下，還能夠識別周圍的環境的物體：例如在路上有寵物向你走來，APP就會識別并告訴動物的種類等情況。同時還會提醒你哪里有障礙物。在掃描模式下，用戶可以知悉各種文本等。雖然現在有盲文書籍，但是盲人在閱讀方面還是非常困難的，有了這款APP以后，就可以掃描各種文字，并通過語音告知文字的內容。例如雜志、報紙、菜單等。最后的實驗模式則可以讓用戶摸索出適合自己使用習慣的功能。比如，用戶想讓其停止當前使用模式，就可以擋住其攝像頭，或者用指關節敲擊手機屏幕，這一點能有效地解決誤觸的問題。而且這款APP還可以在沒有網絡的環境下使用，不用擔心手機突然斷網的問題。這款APP通過人工智能技術將圖像識別技術、機器學習等技術統籌起來。其中的機器學習技術，可以像人一樣學習，不斷地提升自己。通過機器學習，不斷地優化自己。接受用戶的反饋，來改善自己。給用戶帶來良好的使用體驗，應用的服務也會越來越好。

　　推薦閱讀：人工智能技術支持的個性化學習路徑研究