融汇传感器和AI力量，孕育超五感

 

对于所有生物来说，对于外界情况的感知能力都是其赖以生存不可缺少的能力。人类通过视觉、听觉、味觉、嗅觉和触觉的五感来收集信息，并发挥高度的智慧来认知和理解周边状况，进行高度的行动和判断。总体来看，人类的感知能力在生物界中可谓是较为优异的吧。

但如果从个别的感知能力来看，有很多生物持有超过人类的优异能力。比如，蜻蜓的复眼具有捕捉周围物体动向的视觉能力，狗的听觉和嗅觉也是我们人类无以相比的。有些生物则能够捕捉人类无法检测到的信息，例如候鸟能够感知地磁来决定其飞行方向。如果再发挥一下想象的话，可能存在某些捕捉信息的感知能力，而这种能力是现存的生物所不具备的。

如果能够通过机器的帮助获得超越人类五感的知觉，会对我们的生活和社会带来怎样的变化呢？在本期中，我们将就实现超五感的技术开发和应用动向进行介绍。

利用进化的传感器和AI，扩大感知能力

传感器是具有获取外界信息功能的电子设备。目前，已经有多种传感器可以再现人类的五感，比如图像传感器、麦克风、加速传感器、温度传感器等。很多传感器的性能已经具有超越人类本身的能力，例如能够在黑暗中感知到周边物品的红外线图像传感器。而有些传感器则可以获取人类所无法检测到的信息，例如地磁传感器和CO2传感器等。

随着传感器技术的进步，今天我们已可实现远远超过人类能力的信息收集能力。但是，获取信息的增加和多样化并不能够立即扩展为人类的感知能力。如果不同时提高信息处理能力，对收集到的信息进行妥善处理，就无法提高自身的感知能力。

例如，在举办体育活动等时，已经可以使用脸部识别技术来进行入场者的个人认证。如果事先注册了图像数据的话，还可以通过人脸识别入场，而无需使用门票。并且，近年来的技术还可对摄像头镜头中的人群图像进行统一识别，区分可直接入场的人群和需要买票入场的人群，从而引导入场者顺利入场，减少排队。并且，由于相关技术的进步，还可以对入场者的年龄和性别进行推测。此类通过机器获得的高度的感知能力，可以说是超过人类本身能力的超五感。但是，在这个例子中，并不是通过收集信息的传感器，换而言之是通过摄像头的性能进化实现了超五感，而是由于人工智能（AI）的进化，对于所取得图像的识别处理得以提高，从而促进了超五感的实现。

通过声音和振动检测机器故障，从呼气检测癌症症状

人类所具有的高度的感知能力是通过眼和耳朵等感觉器官的检测能力和大脑的认知能力共同实现的（图1）。同样，通过传感器和AI分别进化，并进行组合活用，则可实现超五感。下面，我们将截取部分已实现实用化或正在开发中的超五感的应用实例来进行介绍。

图1　人和机器的感知能力均由检测（信息收集）与认知（信息处理）的组合构成

在生产制造领域，超五感已经在很多方面付诸实际应用。在生产工业产品的工厂中，往往有一些老练的作业人员，他们能够从装置运转的声音中分辨出微小的异常，并察觉出故障的征兆。可以说，这是通过多年的经验掌握的属人性技能，是普通人无法获取的高度感知能力。但是现在，通过在装置上安装高精度的加速度传感器，便可运用AI技术，从振动的微小变化中检测到故障的征兆。此外，哪怕是细微的异常声音，也可使用摄像头拍摄发出异音的位置，并在图像上进行明确指示。此类技术目前也已付诸实用。由此可见，通过将听觉信息转换为视觉信息，便可实现人类所无法拥有感知能力。

在医疗领域，超五感的应用实例也逐渐增加。在人体的排出物中，包含着反映身体状况和健康状态的多种信息。呼吸时吐出的呼气也是如此。目前已知，在人的呼气中含有显示癌症预兆的成分，进而导致其气味的变化。但是，这种气味的变化极其微弱，依靠人类的嗅觉很难检测出来。而嗅觉灵敏的狗则可以分辨出这种气味的差别。因此，利用经过特殊训练的所谓“癌症探测犬”来进行癌症检测的方式已投入使用。目前，很多企业和研究机构正在进行相关研究，以期能够将用于检测呼气中含有成分的气体传感器与AI等信息处理系统相组合，从而实现这一功能。如把此类功能搭载于智能手机上，便有可能可利用日常通话时的呼气来进行癌症检查。此外，人们还在尝试分析呼气中含有的丙酮成分，并将其结果用于生活习惯病的预防和减肥等。

HSI——从看不见的光线中寻找富有价值的信息

此外，通过图像传感器来检测紫外线和红外线等人类无法感知的波长的光线，并与AI等高度的信息处理技术相组合，便可取得可见光所无法获取的信息。这种被称为“超光谱成像”的技术目前也正得到积极的开发和利用。

即便是通过可见光获得的信息，根据不同的信息处理方法也可获得出人意料的高附加值信息。例如，番茄中所含有的番茄红素能吸收蓝色和绿色的光，所以含有番茄红素较高的番茄看起来是鲜艳的红色。也就是说，我们可从颜色来检测其营养素。如果能将同样原理的手法也使用于可见光以外的光线，便可通过非接触的手法，获取更加丰富的信息。

例如，从人造卫星上用可见光和红外线所拍摄的影像中，可以确定土地、大气和水质的污染状况及地表生长的树木种类等情况。此外，还可在食品生产线上发现异物或异常成分的混入，或者对美味成分油酸等特定的氨基酸进行含量评价。根据人眼所无法检测的脸色变化，还能够对人体的健康状态进行调查。

无论传感器和AI，都仍有很大的进化空间。通过这些进化，人类今后将获得怎样的超五感呢？此中似乎孕育着无限的可能性。

审核编辑 黄宇