人工智能如何强化智能家居设备的功能

人工智能让智能家居更聪明

智能家居设备已经成为改善人类居家生活便利性的重要工具，但是早期的智能家居设备往往只能被动地接受用户设定的指令运作，仍然不够聪明。随着人工智能（AI）技术的发展，智能家居设备将能够主动地调整相关设定，以配合用户的生活习惯与作息。本文将为您介绍人工智能将如何强化智能家居设备的功能，以及由芯科科技（Silicon Labs）所推出的解决方案，将如何增进智能家居设备的功能性与安全性。

人工智能赋予智能家居设备自主判断能力

在许多科幻小说作品中，已经描绘了未来的智能家居生活方式，而这些叙述也已经逐渐成为现实。从功能角度来看，智能家居的未来在于提高用户舒适度、安全性和能源效率。为了实现这一目标，必须更容易地利用智能设备的功能，通过将需要手动控制的被动服从设备，演变为能够适应我们生活方式的主动智能生态系统来实现。

人工智能和机器学习（ML）是赋予边缘智能设备自主权所需的主要技术，人工智能和机器学习将把传统的被动设备转变为主动的生态系统参与者，通过环境意识和决策能力为用户带来价值。

但反过来说，人工智能和机器学习在边缘的使用将增加对安全性的需求。更强的状态感知能力，促使人们更加需要通过提高安全性，来保护人工智能和机器学习设备免受恶意攻击。这意味着收集和存储用户数据的设备，需要防止黑客将智能设备用于配合自己的目的，来保护用户的隐私和安全。此外，还需要提高安全性来保护知识产权（IP）不被窃取，因为设备制造商已经在人工智能模型上投入了大量资金，不希望它们的资产被窃取并用于假冒产品。

当今的许多智能家居设备都可以称为被动服从，当设备被设定与告知该如何执行功能时，它们就会按照被告知的方式去做。主动智能的智能家居可通过观察和推理来了解家庭的模式和偏好，使用这些数据，智能家居可以独立做出决策，无需进行人工输入与设定。智能家居设备可通过学习个人的生活习惯与偏好来进行判断与决定，这些决定不需通过手动编程，使得在应用上更为轻松与便利。

高级智能家居设备协助完成老年护理

智能家居能够展现真正价值的领域之一是高级护理和监控，借助人工智能和机器学习，可以更少的人为介入来完成老年护理，并提供更好的认知。许多老年人希望保持自己的自主权，但他们的成年子女希望定期检视他们，以确保他们没有跌倒、受伤或忘记服药。此时，可通过放置在房子周围的传感器代替摄像头来跟踪老年人全天的活动。通过学习日常行为，智能家居可以监控老年人的健康和安全，当检测到异常行为时，可以向看护人员发出警报。

为了实现这些功能，必须将智能发挥到极致。最初，普遍的共识是人工智能和机器学习将在云端进行。然而，为了执行更复杂的功能，设备需要收集有关家庭和居住在其中的人的更详细信息。此外，家庭中放置的智能设备数量正在增加，这些因素共同导致应在边缘处理的数据量急剧增加。

人工智能和机器学习是复杂的技术，必须由许多供应商开发，每家供应商都在提供协助以解决人工智能难题，并增加自己的价值。因此，芯片制造商能够提供多少智能设备元器件便显得更为重要，能提供的选项越全面，系统的效率就越高，设备制造商进入市场的速度也就越快。

芯科科技提供完整的智能设备解决方案

芯科科技是无线连接解决方案的领导者之一，支持为您的智能设备配备优秀的射频（RF）性能和能源效率，在保护您的知识产权免受仿冒和网络威胁方面，芯科科技的Secure Vault可提供先进的物联网安全措施。芯科科技还提供完整的协议包，包括动态多协议功能以实现轻松调试。此外，芯科科技的Matter解决方案，以及与顶级智能家居生态系统的软件开发工具包（SDK）无缝集成，使您能够快速推出智能设备，并通过单个库存单位（SKU）覆盖更大的用户群。

芯科科技的无线SoC和模块以其卓越的射频性能而闻名。面向线路供电设备的应用，BG21低功耗蓝牙SoC可提供高达+20 dBm的发射功率（无需加装前端模块，FEM）和极高的接收灵敏度，确保您的设备在家中几乎任何位置都能可靠连接。对于Wi-Fi 6需求，芯科科技的SiWx915通过SoC（片上系统）、NCP（网络协同处理器）和RCP（无线电协同处理器）功能，可为高密度环境提供不间断的云连接。对于Wi-Fi 4应用，芯科科技的WF200（尺寸为4 x 4 mm）可为您提供可靠的RCP解决方案。

针对电池供电和可充电的电器设备，电源效率对于提供更好的用户体验而言至关重要。想要设计尽可能节能的低功耗蓝牙连接，芯科科技的BG27是适合于低功耗蓝牙应用的紧凑型、超低功耗、高性能无线解决方案，它将一流的超低功耗无线电与高性能ARM Cortex-M33、大内存、DCDC升压、库仑计数器、16位ADC集于一身，以增强设备的功能。BG27集成库仑计数器，能够实现准确的设备电池电量跟踪，从而为用户提供不间断的使用体验。BG27的集成式DCDC转换器，可提供0.8V-1.6V或1.71V-3.8V的宽电压范围。BG27支持使用单节碱性电池和纽扣电池，从而缩小了产品尺寸、降低了成本，并可延长电池使用时间。

对于Wi-Fi应用，芯科科技的SiWx917是市场上功耗最低的Wi-Fi 6解决方案，支持SoC、NCP和RCP模式，以及低功耗蓝牙共存的多协议应用。SiWx917 SoC非常适合使用Wi-Fi、蓝牙、Matter和IP网络实现安全云连接的超低功耗物联网无线设备。它非常适合开发需要长电池寿命的电池供电设备，SiWx917 SoC包括超低功耗Wi-Fi 6和低功耗蓝牙5.4无线CPU子系统、集成微控制器（MCU）应用子系统、安全性、外设和电源管理子系统，全部集成在单个7x7 mm QFN封装中，提供完全集成的解决方案。

当您的智能设备在可用性、功能和差异化方面需要更高级别的智能时，人工智能和机器学习功能可以为您提供所需的优势。芯科科技的MG24多协议SoC具有内置AI/ML硬件加速器，可以六分之一的能耗实现提升高达四倍的ML推理速度，这种内置功能使您能够将更多智能集成到电池供电的设备中。

芯科科技提供EFR32系列SoC和模块来加速智能设备的设计、开发和部署。EFR平台支持智能家居中使用的主要标准和协议。它还提供将智能带到边缘所需的计算、存储和安全资源。该平台由Simplicity Studio支持，这是一个集成开发环境，提供为所有技能水平的开发人员简化和优化物联网开发所需的工具和功能。

芯科科技为物联网设计提供广泛的安全平台产品组合。例如，EFR32在满足不同应用的特定要求的配置中提供了重要的安全功能。芯科科技还利用领先的安全技术，包括用于基于Arm Cortex-M架构MCU的TrustZone。

安全性是智能家居设备的必要功能

安全是互联家居设备用户最关心的问题之一，芯科科技的Secure Vault是全球先进的物联网安全解决方案，支持保护您的设备免受最复杂的网络威胁并获得用户的信任。此外，芯科科技提供定制零件制造服务（CPMS），可为您或您的合同制造商提供具有定制安全功能的SoC，在外包生产期间保护您的知识产权免受仿冒。

安全证明可防止假冒设备使用公共设备ID冒充真实设备。Secure Vault技术用于在芯片上生成基于ECC的独特设备公钥／私钥对，私钥永远不会离开设备。通过证书使用公钥，设备制造商或外部服务可以随时质疑设备，以确认运行设备的芯片是真实的。

Secure Vault的安全启动和安全升级技术可防止黑客用看似正常运行，但允许黑客远程控制设备的劫持代码替换原始代码。当安全启动与信任根和安全加载程序技术相结合创建完整的“信任链”时，设备制造商可以确保设备仅运行受信任的应用程序代码，并且在执行固件升级之前已经过身份验证。

Secure Vault的安全密钥管理可阻止攻击者从设备中提取密钥或内容，这是通过根据设备独有的特性创建物理不可克隆功能（PUF）密钥来实现的。所有密钥均在安全密钥管理中使用PUF密钥进行加密。此外，PUF密钥是在启动时生成的，并且永远不会存储在闪存中。

Secure Vault的安全调试可防止黑客利用芯片的调试端口来控制设备，设备制造商仍然可以通过使用加密令牌解锁端口来访问设备故障分析功能。Secure Vault的防篡改技术可保护设备免受篡改攻击，例如电压突波、磁干扰和强制温度调节。一旦检测到篡改企图，设备可以采取适当的措施，例如立即删除其所有密钥。

结语

智能家居应用正在快速发展，其中推动智能设备的发展关键因素在于易于使用，而实现这一目标的最佳方法，便是让设备通过人工智能和机器学习技术进行自我思考。但在增进智能家居设备便利性的同时，还需要关注维护用户隐私、防止设备被劫持，以及保护设备制造商的知识产权，这些要求所需的安全技术目前已经到位。通过与芯科科技共同合作，将可加速您打造未来所需的智能家居设备，现在就来开始行动，将想象变成现实。