今天是“六一”国际儿童节,相信许多家长送给孩子的礼物清单中,都有不少智能科技好物。

如今,智能手表、词典笔、陪伴型机器人等智能装备层出不穷,它们有的能够为家长分忧,有的能够为孩子的学习助力。

(资料图片仅供参考)

那么,这些科技产品的原理是什么?它们是如何帮助家长和孩子的?就此科技日报记者采访了相关专家。

智能手表:

集定位和健康监测于一体

现在孩子戴的手表,多是科技感十足的智能手表。智能手表是一种可穿戴设备,它结合了智能手机和腕表的功能,具备定位防丢、音视频通话等核心功能,以及电子支付、健康监测、社交聊天、拍照摄影、智能识物等多种功能。

举例来说,当遇到紧急情况时,家长可以通过智能手表的定位功能,得知孩子的位置;当两个佩戴智能手表的小朋友想要对方的联系方式时,可以通过“碰一碰”功能加好友……

“当下,智能手表不仅深受孩子们喜爱,也为家长提供了智能化、便捷化的儿童看护工具。”中关村信息消费联盟理事长项立刚表示,相关报告称,在我国,智能手表在5岁至12岁儿童群体中颇受欢迎,每3个孩子中就有1个拥有智能手表。

项立刚介绍道,从硬件方面来看,智能手表有处理器、存储器、显示屏、传感器、电池、无线通信模块等组件,这些组件通过电路板相互连接形成整个系统。而智能手表的软件,则包括操作系统和应用程序。

那么,智能手表具体是如何实现各种功能的呢?

“智能手表覆盖室内外的定位功能,主要基于GPS定位、基站定位和WiFi定位这三类定位技术实现。”工业和信息化部信息通信科技委委员、北京理工大学网络与安全研究所所长闫怀志表示,特别是室内和楼层定位,主要利用基站定位技术,搭配特定的算法,辅以海量数据采集来实现。

科技日报记者来到北京一家商场专柜试用了一款智能手表,在用手表给绑定的手机拨打视频电话后,手机会显示智能手表所在商场楼层、周边店铺以及手表状态等信息,还可以查看手表佩戴者的历史行动轨迹。

除此之外,闫怀志表示,智能手表还能利用智能监测算法和高灵敏传感器,全天候监测孩子的身体及运动状态。

“传感器位于智能手表表盘底部,佩戴时传感器紧贴皮肤,可以监测手表的各种状态,比如加速度、重力、位置、方向等,通过这些数据的分析计算就能得出孩子的运动数据。”闫怀志补充道,除此之外,智能手表还可以随时采集佩戴者的生物数据,比如心率、血氧、血压、无创血糖、体温、呼吸、睡眠状态等,智能分析各项生理指数,辅以相应的App,就能够让家长掌握孩子的身体健康状况。

闫怀志提醒道,儿童日常使用智能手表,应避免手表跌落、磕碰或者遭受撞击,防止接触到肥皂水等溶剂和液体。其次,不要在潮湿状态下为智能手表充电。再次,要注意手机App与智能手表的同步匹配和升级。

“孩子使用智能手表,可能会产生依赖。”项立刚提醒道,家长应叮嘱孩子在上课期间不要操作智能手表;此外,还要叮嘱孩子谨慎使用智能手表的电子支付功能,避免误操作为游戏充值。

词典笔、翻译笔:

把大部头词典“装”进笔里

一根小小的词典笔,可以“装”下厚重的中英文词典。只需像使用涂改带一样,用透明的宽“笔尖”轻轻一扫目标内容,即可中英互译、朗读句子,甚至可以讲解扫描到的目标内容。有的词典笔还具有“生词本”功能,可以自动存储使用者不认识的生词,然后将其导入手机App中,以备使用者学习、记忆。

“词典笔采用红外线扫描技术,其先通过笔头的摄像头组件,每秒拍摄多张图片,然后将小图进行拼接、修正,再利用光学文字识别技术(OCR技术)进行识别。”项立刚解释道。

在日常生活中,使用OCR技术的场景有很多。比如,手机App扫描名片、身份证,并识别其中的信息;汽车进入停车场、收费站无需人工登记,自动识别车牌等。

闫怀志介绍,自2011年首款国产词典笔面世,至今已逾十年。“未来,词典笔的发展方向主要有两个:一是提高文字识别速度和精度,二是加强语言翻译的准确性。”他说。

据了解,新一代词典笔既具有传统的光学文字识别功能,还配备了激光辅助定位摄像头,能够实现分享、编辑和打印等功能。

除了词典笔,帮助孩子们学外语的“利器”还有翻译笔,后者在中英文互译方面下足了功夫。翻译笔不仅可以解释单个词的意思,还可以对句子、篇章(文字形式或语音形式均可)进行翻译,翻译结果趋近于自然语言。有的翻译笔还配备了喇叭和显示屏,可以将翻译结果实时以文字或声音形式输出。

项立刚介绍,翻译笔由扫描头、识别引擎和翻译软件等组成。在OCR技术的基础上,翻译笔还可以利用TTS翻译技术,即“从文本到语音”技术,在内置芯片的支持下,通过神经网络的设计,以及人工智能大模型训练,把文字智能地转化为自然语音流。

除此之外,为了防止孩子在外语学习中过度依赖翻译笔,现在部分翻译笔增加了“儿童锁”功能。此功能开启后,翻译笔将关闭整句翻译功能,防止孩子在做作业时通篇翻译不思考,养成过度依赖此类工具的习惯。

陪伴型机器人:

既是“玩伴”又是“家教”

陪伴型机器人能走会动,被称为“会说话的百科全书”,能够轻松解答“十万个为什么”,更是一位机器人“家教”,可以带着孩子学习语文、英语和编程。

“陪伴型机器人的定位是同伴,它既不是孩子的老师,也不是孩子的父母,而是孩子的拟人化‘同伴’。”闫怀志表示,这类机器人可以通过机械传动、人工智能、人脸识别等关键技术,实现陪伴功能。

闫怀志表示,当前,在日新月异的人工智能技术的加持下,陪伴型机器人正在持续完善动作、语言,甚至可以提供具有情感的拟人化表达。除此之外,该类机器人的人脸识别、人体跟踪、智能避障、自动充电、温湿度传感等基本功能也在持续升级。

在交互上,陪伴型机器人可以实现拍照、讲故事、游戏交互、语音交互、绘本阅读、内容点播、双向视频通话等功能。

举例来说,把一本绘本放在机器人面前,其可以对封面进行识别,然后随使用者翻页,朗读出书中内容。

不过,在项立刚看来,陪伴型机器人目前还处于初级阶段,只能完成简单的陪玩、陪学或问答交流任务。总体来讲,该产品性价比不高,远未达到可大范围普及的程度,还满足不了更个性化的需求。

另外,闫怀志表示,长期让机器人陪伴儿童具有潜在风险。

“无论多么高等的智能机器人,都永远代替不了真实人类特别是父母的陪伴。”闫怀志提醒,应避免类似产品的过度使用,否则可能对儿童的语言、情感和人际发展等造成一定程度的负面影响。

智能婴幼儿看护器:

以无线网络技术守护儿童

在传统婴儿看护场景中,看护人需要时刻注意婴儿是否哭闹、呕奶、被衣物遮掩口鼻、掉床……这些问题时刻牵扯着看护人的精力。随着育儿方式向科学化、精细化方向转变,智能婴幼儿看护器应运而生。

许多智能婴幼儿看护器的外形比较“呆萌”——有个“大脑袋”,其实这个“大脑袋”就是智能摄像头,将其置于宝宝房间,可对宝宝的面部、呼吸、哭声等进行监测。

当其“察觉”到异常就会及时发出预警,看护人即便无法时刻陪在婴儿身边,也能够“看到”他们的一举一动。

“智能婴幼儿看护器好比家长的‘千里眼’‘顺风耳’。”闫怀志表示,智能婴幼儿看护器本质上是一种无线家庭安全防护系统,主要由看护端和显示端组成。该看护器利用无线网络技术定期扫描,对婴儿表情、动作等进行影像识别,并将孩子的实时动态以视频或音频的形式,通过网络数字信号传送到看护人的手机端。当其利用人工智能技术识别评估出婴儿处在哭闹状态时,就会播放舒缓音乐进行安抚,并向看护人的显示端发送预警。

值得一提的是,智能婴幼儿看护器具有电子围栏功能,使用者可以设置孩子的活动范围,即通过超声波雷达设置虚拟电子围栏。当孩子活动区域超过此范围,该看护器就会发出警报。

除此之外,使用者还可以设置幼儿看护区域,区域外部分看护器是拍摄不到的,进而有效保护个人隐私。

当然,家长不能把智能婴幼儿看护器当作“万能神器”。

闫怀志提醒道,父母的陪伴是任何智能化的产品都无法替代的。除此之外,生产厂家需要重视隐私保护问题,在产品功能上进一步采取措施,更好地对婴儿和看护人的隐私进行有效保护。