谷歌在2021年底發(fā)布的Pixel 6系列手機(jī)，發(fā)布的時(shí)候可沒說手機(jī)具有心率監(jiān)測(cè)、呼吸頻率檢測(cè)等功能。但是在系統(tǒng)軟件第一次大更新之后，竟然冒出來了這兩個(gè)新功能。這就有點(diǎn)讓人意外了。因?yàn)檫@可不是新增一個(gè)動(dòng)態(tài)桌面、新增一個(gè)拍照模式那樣的升級(jí)，那些升級(jí)只需要改動(dòng)軟件就能實(shí)現(xiàn)，而心率和呼吸的檢測(cè)，一直以來都是實(shí)打?qū)嵭枰~外增加硬件才能做到的。

那么，Pixel 6又是怎么做到的呢?是靠人工智能算法加持下的攝像頭和LED手電來實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)原理是：打開檢測(cè)功能，然后把手機(jī)翻過來，背面的攝像頭和LED手電挨得很近不是?你把手指頭按在上面，同時(shí)壓住攝像頭和LED手電，然后就啟動(dòng)檢測(cè)了。這時(shí)候，LED的強(qiáng)光會(huì)把手指照亮，你的指肚邊緣都被照得泛紅了。與此同時(shí)，攝像頭就在捕捉半透明的手指組織中、血管一張一縮導(dǎo)致的反射光的強(qiáng)弱變化。

這個(gè)變化再結(jié)合谷歌從收購(gòu)的Fitbit那里獲得的人工智能算法，首先就得到了心率，然后通過計(jì)算擬合出呼吸頻率。你可能覺得，通過血管的搏動(dòng)判斷心率還算靠譜，但怎么就能判斷呼吸頻率了?

其實(shí)，今天所有通過專門的硬件模塊完呼吸頻率監(jiān)測(cè)的設(shè)備，也是通過類似的方法擬合計(jì)算出呼吸頻率的。比如說，我們戴的各種運(yùn)動(dòng)手環(huán)和手表，什么時(shí)候也沒讓你把它們湊到鼻子上去測(cè)呼吸吧?不同的是，那些專業(yè)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)設(shè)備選用的光強(qiáng)和顏色更有利于統(tǒng)計(jì)反射光，所以精度更高。

那直接簡(jiǎn)單粗暴地用手機(jī)里的LED手電發(fā)出的白光去測(cè)呢?在沒有人工智能加持的情況下，誤差就比較大了。但正因?yàn)槿斯ぶ悄苁枪雀璧膹?qiáng)項(xiàng)，并且在反復(fù)測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過人工智能的加持，不用那些專業(yè)模塊得到的精度和使用后是差不多的，于是這個(gè)功能就在第一次大更新后上馬了。

這當(dāng)然是一個(gè)白給的新功能。但我們反著想，如果先在實(shí)驗(yàn)中知道這么做可以，那其實(shí)相當(dāng)于在手機(jī)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)中就可以少買一個(gè)硬件模塊，照樣還能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)監(jiān)控的功能。于是一個(gè)硬件被人工智能取代了，許多研發(fā)運(yùn)動(dòng)健康芯片的公司不開心了。

其實(shí)，不止谷歌的手機(jī)，小米手機(jī)也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這樣行得通，但他們沒有用后攝像頭加LED手電，因?yàn)閮蓚€(gè)組件離得比較遠(yuǎn)，一個(gè)手指頭按不過來。

小米11手機(jī)有屏下指紋傳感器，工作起來就是，感應(yīng)到手指按壓后發(fā)出強(qiáng)光，照射指紋，然后進(jìn)行核對(duì)、解鎖。也同樣存在攝像和照明功能，也能看出血管舒張伸縮的節(jié)奏，這不就有心跳節(jié)奏了嘛。

不過，小米的手機(jī)并沒有檢測(cè)呼吸頻率，可能因?yàn)檫@個(gè)數(shù)值的誤差暫時(shí)還比較大。于是不止是小米，凡是采用了屏下指紋傳感器的手機(jī)，都可以無硬件成本地增加心率監(jiān)測(cè)的功能。

人工智能取代攝像頭

其實(shí)，不止是心率的監(jiān)測(cè)模塊被人工智能取代了，你應(yīng)該還有印象，2018年之前的手機(jī)，頂部都會(huì)有一排攝像頭，所以做全面屏難度很大。這些攝像頭里，有的在今天就已經(jīng)被人工智能完全取代了。比如說，專門承擔(dān)人臉識(shí)別任務(wù)的結(jié)構(gòu)光攝像頭和ToF(飛行時(shí)間測(cè)距傳感器)。當(dāng)時(shí)，許多廠商還在爭(zhēng)論這兩種方案到底哪個(gè)更有前途。但在2021年的新手機(jī)中，這兩個(gè)模塊全都不見了，大家都只用普通的前置攝像頭加人工智能算法來實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別。

之前，之所以不用前置攝像頭，是因?yàn)橄啾?D結(jié)構(gòu)光或者ToF，前置攝像頭精度太差。和安全相關(guān)的功能，如果總是在判斷失誤下解鎖，那是不能接受的。但如今就不需要了。

而且更加令人意外的是，其實(shí)手機(jī)的前置攝相頭受限于空間和屏幕設(shè)計(jì)風(fēng)格，已經(jīng)超過2年沒有什么提升了。從2020年年初到今天，2年多過去了，旗艦機(jī)大都還在使用IMX615這個(gè)方案。

所以，人工智能算法實(shí)際上是在前置攝像頭本身性能沒有提升的情況下，大幅增加了人臉識(shí)別的準(zhǔn)確度，達(dá)到了專業(yè)芯片才能有的準(zhǔn)確度。而這樣的提升，又讓結(jié)構(gòu)光攝像頭廠商和ToF傳感器廠商不開心了。

另外一個(gè)被人工智能取代的硬件，就是手機(jī)的后置攝像頭了。在2019年之前，各品牌的旗艦手機(jī)，尤其是號(hào)稱拍照牛的那些型號(hào)，大都配了4-5個(gè)攝像頭，分別是主攝、超廣角、長(zhǎng)焦、潛望、獨(dú)立微距。比如小米手機(jī)CC9 Pro，當(dāng)時(shí)的廣告宣傳叫作“五攝四閃10倍混合光學(xué)變焦”，手機(jī)背面許多圓圈圈。

照這個(gè)態(tài)勢(shì)發(fā)展下去，想要繼續(xù)提高手機(jī)拍照質(zhì)量的話，除了手握的地方，估計(jì)都會(huì)開孔安裝攝像頭。但實(shí)際上，經(jīng)過2年的發(fā)展，大部分頂級(jí)旗艦機(jī)里，獨(dú)立微距和長(zhǎng)焦這2個(gè)攝像頭已經(jīng)取消了。通過人工智能算法把主攝和超廣角捕捉到的數(shù)據(jù)糅合在一起，就是令人滿意的獨(dú)立微距攝像頭拍照的效果。而且，2019年之后，別看攝像頭數(shù)量減少了，但手機(jī)的拍照質(zhì)量還在穩(wěn)步地提升。

在DxOMark上的手機(jī)拍照排名里，使用五攝四閃10倍混合光學(xué)變焦的小米CC9 Pro拍照得分130，只使用3個(gè)攝像頭的小米11至尊版拍照得分148。這是在削減了2個(gè)攝像頭后，畫質(zhì)提升一代的實(shí)質(zhì)性超越。但實(shí)際上，減少了攝像頭，手機(jī)在成本上還節(jié)約了。

在人工智能算法的加持下，在精度上領(lǐng)先但功能上有替代的硬件，就能通過人工智能的加持變成魔法杖。人工智能不光減少了人力，增強(qiáng)了軟件功能，連一些硬件模塊也能取代了。