AI算法有可能替代硬件吗？
谷歌在2021年底发布的Pixel 6系列手机，发布的时候可没说手机具有心率监测、呼吸频率检测等功能。但是在系统软件第一次大更新之后，竟然冒出来了这两个新功能。这就有点让人意外了。因为这可不是新增一个动态桌面、新增一个拍照模式那样的升级，那些升级只需要改动软件就能实现，而心率和呼吸的检测，一直以来都是实打实需要额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摄像头和LED手电来实现的。这个检测的实现原理是：打开检测功能，然后把手机翻过来，背面的摄像头和LED手电挨得很近不是?你把手指头按在上面，同时压住摄像头和LED手电，然后就启动检测了。这时候，LED的强光会把手指照亮，你的指肚边缘都被照得泛红了。与此同时，摄像头就在捕捉半透明的手指组织中、血管一张一缩导致的反射光的强弱变化。
这个变化再结合谷歌从收购的Fitbit那里获得的人工智能算法，首先就得到了心率，然后通过计算拟合出呼吸频率。你可能觉得，通过血管的搏动判断心率还算靠谱，但怎么就能判断呼吸频率了?
其实，今天所有通过专门的硬件模块完呼吸频率监测的设备，也是通过类似的方法拟合计算出呼吸频率的。比如说，我们戴的各种运动手环和手表，什么时候也没让你把它们凑到鼻子上去测呼吸吧?不同的是，那些专业运动检测设备选用的光强和颜色更有利于统计反射光，所以精度更高。
那直接简单粗暴地用手机里的LED手电发出的白光去测呢?在没有人工智能加持的情况下，误差就比较大了。但正因为人工智能是谷歌的强项，并且在反复测试中发现，经过人工智能的加持，不用那些专业模块得到的精度和使用后是差不多的，于是这个功能就在第一次大更新后上马了。
这当然是一个白给的新功能。但我们反着想，如果先在实验中知道这么做可以，那其实相当于在手机的设计生产中就可以少买一个硬件模块，照样还能实现运动监控的功能。于是一个硬件被人工智能取代了，许多研发运动健康芯片的公司不开心了。
其实，不止谷歌的手机，小米手机也已经发现这样行得通，但他们没有用后摄像头加LED手电，因为两个组件离得比较远，一个手指头按不过来。
小米11手机有屏下指纹传感器，工作起来就是，感应到手指按压后发出强光，照射指纹，然后进行核对、解锁。也同样存在摄像和照明功能，也能看出血管舒张伸缩的节奏，这不就有心跳节奏了嘛。
不过，小米的手机并没有检测呼吸频率，可能因为这个数值的误差暂时还比较大。于是不止是小米，凡是采用了屏下指纹传感器的手机，都可以无硬件成本地增加心率监测的功能。
人工智能取代摄像头
其实，不止是心率的监测模块被人工智能取代了，你应该还有印象，2018年之前的手机，顶部都会有一排摄像头，所以做全面屏难度很大。这些摄像头里，有的在今天就已经被人工智能完全取代了。比如说，专门承担人脸识别任务的结构光摄像头和ToF(飞行时间测距传感器)。当时，许多厂商还在争论这两种方案到底哪个更有前途。但在2021年的新手机中，这两个模块全都不见了，大家都只用普通的前置摄像头加人工智能算法来实现人脸识别。
之前，之所以不用前置摄像头，是因为相比3D结构光或者ToF，前置摄像头精度太差。和安全相关的功能，如果总是在判断失误下解锁，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，其实手机的前置摄相头受限于空间和屏幕设计风格，已经超过2年没有什么提升了。从2020年年初到今天，2年多过去了，旗舰机大都还在使用IMX615这个方案。
所以，人工智能算法实际上是在前置摄像头本身性能没有提升的情况下，大幅增加了人脸识别的准确度，达到了专业芯片才能有的准确度。而这样的提升，又让结构光摄像头厂商和ToF传感器厂商不开心了。
另外一个被人工智能取代的硬件，就是手机的后置摄像头了。在2019年之前，各品牌的旗舰手机，尤其是号称拍照牛的那些型号，大都配了4-5个摄像头，分别是主摄、超广角、长焦、潜望、独立微距。比如小米手机CC9 Pro，当时的广告宣传叫作“五摄四闪10倍混合光学变焦”，手机背面许多圆圈圈。
照这个态势发展下去，想要继续提高手机拍照质量的话，除了手握的地方，估计都会开孔安装摄像头。但实际上，经过2年的发展，大部分顶级旗舰机里，独立微距和长焦这2个摄像头已经取消了。通过人工智能算法把主摄和超广角捕捉到的数据糅合在一起，就是令人满意的独立微距摄像头拍照的效果。而且，2019年之后，别看摄像头数量减少了，但手机的拍照质量还在稳步地提升。
在DxOMark上的手机拍照排名里，使用五摄四闪10倍混合光学变焦的小米CC9 Pro拍照得分130，只使用3个摄像头的小米11至尊版拍照得分148。这是在削减了2个摄像头后，画质提升一代的实质性超越。但实际上，减少了摄像头，手机在成本上还节约了。
在人工智能算法的加持下，在精度上领先但功能上有替代的硬件，就能通过人工智能的加持变成魔法杖。人工智能不光减少了人力，增强了软件功能，连一些硬件模块也能取代了。
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