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觸摸現實:顛覆手機的下一個十年

文/王胖子

【1】

自上個世紀以來, 包括手機在內, 整個資訊通信業的科技創新, 都一直以十年左右的週期, 重複著自己的顛覆節奏。

1987年11月18日, 中國第一個類比蜂窩行動電話系統在廣東省建成並投入商用, 俗稱大哥大的摩托羅把手機第一次正式進入中國大陸市場。

1997年, 中國電信的GSM用戶突破1000萬大關——是的, 這時它和中國移動還沒有拆分。 這一年, 摩托羅拉發佈了歷史上第一款折疊手機, 菲力浦·卡恩(Philippe Kahn)也發明了全球第一部拍照手機, 而諾基亞取代摩托羅拉, 成為了全球最大的手機生產商。

2007年, TD-SCDMA開始在中國十個城市大規模建網。

這一年, 約伯斯在Macworld大會宣佈, "蘋果將重新發明手機", 而當時全球手機老大諾基亞, 對其不屑一顧。

從沒有手機, 到模擬手機, 到功能手機, 再到智慧手機, 每一次都是徹底的顛覆。

而每一次顛覆的背後, 都是人類在無線通訊、材料工程、積體電路、應用軟體、互聯網路等科技領域的科技演進的"量變到質變"。

【2】

然而, 從2007年iPhone將我們帶入智慧手機時代, 一直到現在, 我們仍未看到手機有新的顛覆式創新出現。

事實上, 在這11年裡, 從基礎科學到應用科學, 從通信到網路, 從雲到大資料, 從人工智慧到虛擬實境, 全世界的科技創新積累已經天翻地覆, 但為何時至今日, 它們仍未能彙集出手機的新一輪顛覆變革趨勢?

或者說,

如果這個顛覆即將出現, 那麼, 它將出現在何處, 又將如何定義手機行業的下一個十年?

關於這個問題, 已經有很多的猜測。

有人認為, 顛覆的引爆點將會來自石墨烯, 這種超級材料帶來的各種性能飛躍, 將為手機的創新, 製造廣闊的空間。

也有人認為, 顛覆會來自柔性材料, 它可以讓手機打破形體的束縛, 以更具想像力的可能性, 來重新定義手機, 甚至以其他的終端形式取代手機。

還有人認為, 顛覆會來自於人工智慧, 它將在各個垂直領域不斷突破, 乃至以更人性化的"器靈"方式, 重塑手機給我們的功能和體驗。

【3】

但在我看來, 以上判斷可能都不準確。

無論石墨烯還是柔性材料, 它們雖然已經有很多激動人心的資料與案例,

但要真正走出實驗室, 並實現大規模的產業化和商業化, 還需要一個不短的時間過程。

而人工智慧並不是一個獨立的進程, 在人類發明真正通用的超級智慧之前, 它更現實的情況, 是以春風化雨的方式, 融入到各個垂直領域, 實現能力的提升。 但它本身卻還難以為我們創造一個獨立的、爆發式的顛覆體驗。

我認為最重要的, 是對話模式。

最早, 模擬手機只能用於打電話, 與人沒有交互。

功能機時代, 通過鍵盤的交互, 手機可以用來發短信、上網, 以及最原始的其他應用。

在智慧機時代, 觸摸取代了實體鍵盤, 讓手機真正變成了我們大腦和手的延伸。

如果沒有這種觸及到交互層面的深刻變革, 那麼, 其他的創新再多, 也做不到真正開啟下一個時代。

所以, 也有很多人, 把語音交互, 尤其是近幾年來, 在深度學習人工智慧驅動下的語音交互, 作為下一次顛覆的希望。

但問題在於, 且不論目前還未能徹底攻克的語音辨識率問題, 僅僅是語音對話模式的效率、外界干擾影響和私密性, 就限制了它的應用場景, 使它難以以一個完整的獨立體系來實現顛覆。

【4】

真正的變革, 更可能來自另一個方向:虛擬與現實的融合。

注意, 我這裡說的是方向, 而不是技術, 因為它會是包括了3D結構光、虛擬實境技術、5G、人工智慧、大資料等多個領域的技術在內, 最終在這個大的方向上, 彙聚成為手機功能與體驗突破的合力。

如果說, 在智慧手機時代, 手機取代電腦, 成為我們在虛擬世界的資訊中樞;那麼,

在下一個十年, 手機將有望消弭虛擬與現實的邊界, 幫助我們用現實塑造虛擬, 以虛擬觸摸現實。

在這方面, 有太多的想像空間。 我可以簡單列幾個:

(1)手機可以精確地識別人臉、表情、手勢等指令, 它與我們的交互可以突破螢幕限制, 更方便、更多元, 而且可以適用於更多更複雜的環境。

(2)手機應用可以即時獲取現實世界的資訊, 並將其實時投射到虛擬世界中, 從而為創造更豐富的應用場景。

比如未來的遊戲, 我們可以使用與自己相同體型、身材甚至面貌的角色, 甚至代入我們身邊的場景;

未來的購物, 可以即時測量我們身體、房間等各種需求資料, 獲得量身定制的個性化商品, 而且可以先線上上"試穿"、"試擺放", 滿意了再確認購買;

未來的工匠,可以對著一片空氣,就用手捏出滿意的作品模型,然後通過3D列印完成;

未來的電話,我們不再是語音或視頻,而是像科幻電影裡一樣的三維投影,彼此清楚看到對方的動作和表情;

未來的安全識別,不再需要驗證密碼,因為人的面部特徵遠比指紋更加複雜,三維的人臉識別也將能做到比指紋識別更準確、更安全、更方便。

……

這些,都能讓我們獲得完全不同的,顛覆式的手機體驗。

【5】

我認為虛擬與現實的融合能成為下一個顛覆的另一個重要原因,是它的技術積累已經比較充分,而且已經走到臨界點。

(1)現實資料的採集:

這方面,最重要的就是要讓手機對現實世界的位置資料獲取,從二維變成三維,才能真正在虛擬中還原現實世界。

(2)資料的傳輸:

空間資料從二維變成三維,意味著資料量的指數級增長,而且要實現虛擬與現實的真正融合,對於資料的傳輸與處理時間也有更高的要求。

這意味著,我們需要頻寬更高、時延更低的資料傳輸系統——這也是相對4G網路來說,5G實現的最大性能提升之一。

(3)資料即時的智慧化的處理:

這方面,需要人工智慧、AR/VR/MR、大資料等相關領域的提升,比如更高效的人工智慧演算法、更適合人工智慧運算的AI晶片、面向虛擬實境的各種應用,以及相對應的資料處理系統等等。

我們看到,以上各個領域,都在最近幾年有長足的進展。

比如,按照預期,包括中國在內的很多國家,都將在未來1年內啟動5G商用。

【6】

整個技術鏈條中,最核心也最重要的,是三維資料的採集環節。

在這方面,科技巨頭們很早就已經在做準備。

比如英特爾此前推出的RealSense解決方案,就通過多組攝像頭捕捉2D圖像,經過計算變成即時的3D圖形,從而試圖將一切"看到"的視覺數位化。

而高通的和Spectra 模組專案,則通過前置的iris 生物識別模組和視覺攝像頭模組,讓手機具備3D結構光(SLiM)的識別和處理能力。

當然,高通與英特爾都還處在行業的最上游,它們的技術從提出到真正成熟,再應用於終端產品,也還需要產品。

所以,另一個事實更具有標誌性意義。

2018年5月10日,OPPO成功實現全球首個採用3D結構光技術的5G視頻通話演示。

這意味著,我前面提到的,無論是三維資訊的採集、傳輸還是即時處理,它已經實現了真實的應用。

【7】

我們來看一下,OPPO批露的一些細節和資料:

傳統的RGB攝像頭通過采象的元件把環境光、自然光、太陽光呈現出來的光線效果採集起來,形成圖像。

3D結構光則是通過固定的發光源發射光線,投射到物體表面,再通過採集設備收集物體表面反射呈現出來的反射映象,並通過採集設備上的演算法,分析出來這個景物在3D環境中呈現的反射效果,分析它的景深資訊,進行3D結構構造。

它與過去的單攝像頭或雙攝像頭的區別是:

單攝像頭無法確認深度資訊和形狀資訊,雙攝可以通過演算法實現釐米級別的深度資訊檢測,3D結構光則可以實現毫米級別的景深資訊檢測。

OPPO表示,3D結構光可以達到百萬分之一級別的識別精度,遠超指紋識別的五萬分之一。可以通過演算法,精確地錄入使用者的面部資訊和比對資訊,從而帶來更安全的支付環境。

而在女性用戶最關心的美顏功能上,3D結構光也可以帶來巨大的提升。

過去,在面部特徵的精度上,2D美顏的精度無法做到完美,所以美顏度越強,美顏效果越讓人感覺不真實。

但有3D結構光技術後,可以對人面部的輪廓實現幾千點甚至上萬點的特徵點提取,把立體資訊全部提取出來,這樣無論面部磨皮、美白、大眼還是瘦臉,都能做到更精細、真實的美顏。

以OPPO的結構光為例,它可以生成一張精度達到0.6毫米的3D人臉模型,精確區分眼睛、嘴唇、鼻子等器官,並根據這些資訊進行高精度磨皮、美白、瘦臉,甚至是模擬影棚燈光效果的3D補光渲染,或是進行精確的AR貼紙與調整人物表情。

【8】

OPPO是安卓手機陣營中,首個實現3D結構光技術的廠商。

據透露,OPPO 3D人臉識別已經具備量產條件,預計在未來6個月內推出商用終端。

在此之前,全球實現3D結構光技術應用的手機,只有2017年11月上市的iPhone X一款手機。而直到現在,iPhone X也還未實現基於3D結構光技術的5G視頻通話。

值得注意的是,過去中國手機企業的技術創新和產品反覆運算,大都依賴於供應鏈的革新。但現在,OPPO的3D結構光卻是其自身主導完成。

據瞭解,OPPO于2017年底成立自己技術團隊,借助自身技術積累,瞄準結構光技術進行攻關。按照OPPO的計畫,要在最多6個月內全部完成包括結構光發射端,接收端和結構光解碼晶片在內的,整個硬體方案的選型,硬體預研,試產和驗證工作。

彼時,OPPO這一計畫一度被其他廠商視為"不可能完成的任務"。但最終,OPPO在半年時間裡實現了4輪硬體方案反覆運算,一舉完成了年底訂立的目標。

而且,相比蘋果需要3萬結構光紅外線點才能生成2048維的人臉安全特徵碼,OPPO方案只要1.5萬個,識別人臉時間只要0.1秒,且可用於折疊螢幕之上。

更重要的是,基於5G的3D視頻通話演示,意味著OPPO所實現的,不僅僅是三維資訊的採集,而是已經走完了從三維資訊採集,到資料傳輸和即時智慧處理的整個流程,真正意義上實現了虛擬與現實的融合。

據透露,在OPPO此次完成的演示中,5G下行速度已達到1.4 Gbps,上行速度也達到160Mbps。

這得益於OPPO多年來的技術創新積累。

比如,目前在全球OPPO已擁有超過1000件5G通信標準專利。所以,在5G尚未開始規模商用之前,OPPO已經能實現5G與3D結構光技術的應用融合。

此外,在國內還沒有成熟的3D人臉識別演算法情況下,OPPO的3D人臉識別演算法也是自主研發。

據透露,OPPO的演算法團隊與硬體團隊深度合作,已在全球完成10萬人次的3D人臉資料獲取,並搭建了一個500TFlops大型訓練伺服器,整合業界一流供應商,經歷10輪反覆運算訓練後,最終完成具有自主智慧財產權、識別精度達到百萬分之一的3D人臉識別演算法。

就目前而言,OPPO領先一步,但可以預期,在它的刺激與帶動下,更多虛擬與現實融合的技術與產品,必然會不斷湧現出來。

或許,顛覆用戶體驗、重新定義行業的新產品,就會在不久誕生。

滿意了再確認購買;

未來的工匠,可以對著一片空氣,就用手捏出滿意的作品模型,然後通過3D列印完成;

未來的電話,我們不再是語音或視頻,而是像科幻電影裡一樣的三維投影,彼此清楚看到對方的動作和表情;

未來的安全識別,不再需要驗證密碼,因為人的面部特徵遠比指紋更加複雜,三維的人臉識別也將能做到比指紋識別更準確、更安全、更方便。

……

這些,都能讓我們獲得完全不同的,顛覆式的手機體驗。

【5】

我認為虛擬與現實的融合能成為下一個顛覆的另一個重要原因,是它的技術積累已經比較充分,而且已經走到臨界點。

(1)現實資料的採集:

這方面,最重要的就是要讓手機對現實世界的位置資料獲取,從二維變成三維,才能真正在虛擬中還原現實世界。

(2)資料的傳輸:

空間資料從二維變成三維,意味著資料量的指數級增長,而且要實現虛擬與現實的真正融合,對於資料的傳輸與處理時間也有更高的要求。

這意味著,我們需要頻寬更高、時延更低的資料傳輸系統——這也是相對4G網路來說,5G實現的最大性能提升之一。

(3)資料即時的智慧化的處理:

這方面,需要人工智慧、AR/VR/MR、大資料等相關領域的提升,比如更高效的人工智慧演算法、更適合人工智慧運算的AI晶片、面向虛擬實境的各種應用,以及相對應的資料處理系統等等。

我們看到,以上各個領域,都在最近幾年有長足的進展。

比如,按照預期,包括中國在內的很多國家,都將在未來1年內啟動5G商用。

【6】

整個技術鏈條中,最核心也最重要的,是三維資料的採集環節。

在這方面,科技巨頭們很早就已經在做準備。

比如英特爾此前推出的RealSense解決方案,就通過多組攝像頭捕捉2D圖像,經過計算變成即時的3D圖形,從而試圖將一切"看到"的視覺數位化。

而高通的和Spectra 模組專案,則通過前置的iris 生物識別模組和視覺攝像頭模組,讓手機具備3D結構光(SLiM)的識別和處理能力。

當然,高通與英特爾都還處在行業的最上游,它們的技術從提出到真正成熟,再應用於終端產品,也還需要產品。

所以,另一個事實更具有標誌性意義。

2018年5月10日,OPPO成功實現全球首個採用3D結構光技術的5G視頻通話演示。

這意味著,我前面提到的,無論是三維資訊的採集、傳輸還是即時處理,它已經實現了真實的應用。

【7】

我們來看一下,OPPO批露的一些細節和資料:

傳統的RGB攝像頭通過采象的元件把環境光、自然光、太陽光呈現出來的光線效果採集起來,形成圖像。

3D結構光則是通過固定的發光源發射光線,投射到物體表面,再通過採集設備收集物體表面反射呈現出來的反射映象,並通過採集設備上的演算法,分析出來這個景物在3D環境中呈現的反射效果,分析它的景深資訊,進行3D結構構造。

它與過去的單攝像頭或雙攝像頭的區別是:

單攝像頭無法確認深度資訊和形狀資訊,雙攝可以通過演算法實現釐米級別的深度資訊檢測,3D結構光則可以實現毫米級別的景深資訊檢測。

OPPO表示,3D結構光可以達到百萬分之一級別的識別精度,遠超指紋識別的五萬分之一。可以通過演算法,精確地錄入使用者的面部資訊和比對資訊,從而帶來更安全的支付環境。

而在女性用戶最關心的美顏功能上,3D結構光也可以帶來巨大的提升。

過去,在面部特徵的精度上,2D美顏的精度無法做到完美,所以美顏度越強,美顏效果越讓人感覺不真實。

但有3D結構光技術後,可以對人面部的輪廓實現幾千點甚至上萬點的特徵點提取,把立體資訊全部提取出來,這樣無論面部磨皮、美白、大眼還是瘦臉,都能做到更精細、真實的美顏。

以OPPO的結構光為例,它可以生成一張精度達到0.6毫米的3D人臉模型,精確區分眼睛、嘴唇、鼻子等器官,並根據這些資訊進行高精度磨皮、美白、瘦臉,甚至是模擬影棚燈光效果的3D補光渲染,或是進行精確的AR貼紙與調整人物表情。

【8】

OPPO是安卓手機陣營中,首個實現3D結構光技術的廠商。

據透露,OPPO 3D人臉識別已經具備量產條件,預計在未來6個月內推出商用終端。

在此之前,全球實現3D結構光技術應用的手機,只有2017年11月上市的iPhone X一款手機。而直到現在,iPhone X也還未實現基於3D結構光技術的5G視頻通話。

值得注意的是,過去中國手機企業的技術創新和產品反覆運算,大都依賴於供應鏈的革新。但現在,OPPO的3D結構光卻是其自身主導完成。

據瞭解,OPPO于2017年底成立自己技術團隊,借助自身技術積累,瞄準結構光技術進行攻關。按照OPPO的計畫,要在最多6個月內全部完成包括結構光發射端,接收端和結構光解碼晶片在內的,整個硬體方案的選型,硬體預研,試產和驗證工作。

彼時,OPPO這一計畫一度被其他廠商視為"不可能完成的任務"。但最終,OPPO在半年時間裡實現了4輪硬體方案反覆運算,一舉完成了年底訂立的目標。

而且,相比蘋果需要3萬結構光紅外線點才能生成2048維的人臉安全特徵碼,OPPO方案只要1.5萬個,識別人臉時間只要0.1秒,且可用於折疊螢幕之上。

更重要的是,基於5G的3D視頻通話演示,意味著OPPO所實現的,不僅僅是三維資訊的採集,而是已經走完了從三維資訊採集,到資料傳輸和即時智慧處理的整個流程,真正意義上實現了虛擬與現實的融合。

據透露,在OPPO此次完成的演示中,5G下行速度已達到1.4 Gbps,上行速度也達到160Mbps。

這得益於OPPO多年來的技術創新積累。

比如,目前在全球OPPO已擁有超過1000件5G通信標準專利。所以,在5G尚未開始規模商用之前,OPPO已經能實現5G與3D結構光技術的應用融合。

此外,在國內還沒有成熟的3D人臉識別演算法情況下,OPPO的3D人臉識別演算法也是自主研發。

據透露,OPPO的演算法團隊與硬體團隊深度合作,已在全球完成10萬人次的3D人臉資料獲取,並搭建了一個500TFlops大型訓練伺服器,整合業界一流供應商,經歷10輪反覆運算訓練後,最終完成具有自主智慧財產權、識別精度達到百萬分之一的3D人臉識別演算法。

就目前而言,OPPO領先一步,但可以預期,在它的刺激與帶動下,更多虛擬與現實融合的技術與產品,必然會不斷湧現出來。

或許,顛覆用戶體驗、重新定義行業的新產品,就會在不久誕生。

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