從引擎聲預(yù)測(cè)車輛故障！深度學(xué)習(xí)應(yīng)用于通用聲音識(shí)別

本文作者：三川

2016-12-28 17:27

導(dǎo)語(yǔ)：深度學(xué)習(xí)應(yīng)用于語(yǔ)言識(shí)別很常見，通用聲音識(shí)別目前還很少。

有一個(gè)困擾眾多司機(jī)的問題：什么時(shí)候?qū)圮囘M(jìn)行檢修？

大多數(shù)車主會(huì)定期去 4S 店或修理店進(jìn)行保養(yǎng)。但眾所周知，常規(guī)保養(yǎng)不是“體檢”，車輛已經(jīng)存在的問題未必會(huì)發(fā)現(xiàn)。那么，難道只有當(dāng)汽車在路上拋錨，我們才知道該送修了嗎？

這不但效率低，而且危險(xiǎn)。當(dāng)開車有急事（比如趕高鐵參加重要會(huì)議），或是在高速路上發(fā)生故障，那簡(jiǎn)直是驚魂一刻。

對(duì)此，以色列一家名為 3DSignals 的初創(chuàng)公司提出了解決方案：讓 AI 監(jiān)聽早期的預(yù)警信號(hào)，比如發(fā)動(dòng)機(jī)的聲音變化，來判斷車輛是否即將拋錨。這項(xiàng)技術(shù)依賴于深度學(xué)習(xí)（deep learning），來理解機(jī)械設(shè)備的噪音模式，并提前預(yù)測(cè)可能發(fā)生的問題。

雷鋒網(wǎng)獲知，3DSignals 已開始與歐洲汽車巨頭們接觸，討論把這項(xiàng)深度學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用于汽車以及汽車零部件制造設(shè)備的前景，以實(shí)時(shí)監(jiān)控可能存在的問題。還有消息稱他們看中了自動(dòng)駕駛出租車運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)，與一家自動(dòng)駕駛公司進(jìn)行了初步溝通。

從引擎聲預(yù)測(cè)車輛故障！深度學(xué)習(xí)應(yīng)用于通用聲音識(shí)別

3DSignals 聯(lián)合創(chuàng)始人、算法負(fù)責(zé)人 Yair Lavi 表示：

“一個(gè)出租車乘客很可能只在乎到達(dá)目的地。即便乘坐車輛有了故障，只要沒有拋錨，他也懶得報(bào)告。所以，對(duì)于出租車運(yùn)營(yíng)公司來說，3DSignals 的解決方案很有吸引力?！?/p>

深度學(xué)習(xí)已經(jīng)被谷歌、Facebook 這樣的互聯(lián)網(wǎng)巨頭廣泛應(yīng)用于圖像、語(yǔ)音識(shí)別應(yīng)用中。但用它來識(shí)別普通聲音信號(hào)——比如機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)聲音，倒是一件少有公司涉足的稀罕事。因此，3DSignals 希望能成為這個(gè)細(xì)分市場(chǎng)的領(lǐng)軍者。

編者注：深度學(xué)習(xí)一直是雷鋒網(wǎng)關(guān)注的核心領(lǐng)域之一。想要了解“什么是深度學(xué)習(xí)？”的讀者，請(qǐng)參考雷鋒網(wǎng)“深度學(xué)習(xí)大講堂”系列文章，大神Yann LeCun親授：如何自學(xué)深度學(xué)習(xí)技術(shù)并少走彎路，以及周志華KDD China技術(shù)峰會(huì)現(xiàn)場(chǎng)演講：深度學(xué)習(xí)并不是在“模擬人腦”。

Yair Lavi 解釋說：“全世界都在用深度學(xué)習(xí)進(jìn)行圖像識(shí)別，這是至今最新最火的應(yīng)用。另外，AI 行業(yè)還有一部分在做深度學(xué)習(xí)的語(yǔ)音識(shí)別。我認(rèn)為專注于通用聲音識(shí)別的公司可能是極少數(shù)，我們是其中之一。這是我的目標(biāo)：成為通用聲音深度學(xué)習(xí)的帶頭人?！?/p>

制造工廠應(yīng)用

3DSignals 為每一名客戶安裝超聲波麥克風(fēng)，它能監(jiān)測(cè)到 100 千赫以內(nèi)的音頻。相比之下，人耳只能捕捉 20 赫茲至 20 千赫的聲音。該公司的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)把麥克風(fēng)與計(jì)算設(shè)備連接起來，后者能處理一部分的數(shù)據(jù)，然后把信息上傳到云端，由深度學(xué)習(xí)算法完成工作?？蛻艨梢噪S時(shí)通過聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，比如手機(jī)和平板電腦，來查看機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)。

從引擎聲預(yù)測(cè)車輛故障！深度學(xué)習(xí)應(yīng)用于通用聲音識(shí)別

3DSignals 系統(tǒng)流程示意：損壞的刀片，超聲波傳感器，數(shù)據(jù)收集裝置，實(shí)時(shí)警報(bào)

他們的第一批客戶來自重工業(yè)領(lǐng)域，監(jiān)測(cè)設(shè)備包括制造廠的圓形切割刀片和水電站的渦輪機(jī)。

開始，這些公司購(gòu)買的是 3DSignals 不基于深度學(xué)習(xí)的初級(jí)服務(wù)。它是對(duì)特定零件（比如圓形切割鋸）進(jìn)行基礎(chǔ)物理學(xué)建模的軟件，能預(yù)測(cè)這些零件什么時(shí)候會(huì)達(dá)到磨損上限。
第二級(jí)服務(wù)使用了深度學(xué)習(xí)算法，監(jiān)測(cè)麥克風(fēng)傳來的聲音中奇怪、不正常的頻段。訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)的樣本是標(biāo)志著機(jī)器發(fā)生普通故障的聲音模式。
第三級(jí)服務(wù)同樣采用了深度學(xué)習(xí)，只有它才能根據(jù)聲音分辨出具體的故障種類。但在此之前，客戶必須幫助 3DSignals 訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)算法：為特定聲音模式加上標(biāo)簽，標(biāo)明這屬于哪種故障。

Lavi 說道：“一段時(shí)間之后，我們不僅能指出故障 A 何時(shí)會(huì)發(fā)生，我們還能在它發(fā)生之前就（肯定地）說：你會(huì)在五小時(shí)內(nèi)遭遇故障 A。有些問題不會(huì)立即出現(xiàn)，有一個(gè)惡化的過程。”

經(jīng)過訓(xùn)練之后，3DSignals 的深度學(xué)習(xí)算法能以 98 % 的精確度預(yù)測(cè)特定故障。但目前，使用 3DSignals 系統(tǒng)的客戶尚無法體驗(yàn)這個(gè)級(jí)別的性能。他們?nèi)栽趧?chuàng)建訓(xùn)練數(shù)據(jù)庫(kù)，人工為關(guān)聯(lián)特定故障的聲音信號(hào)加入標(biāo)簽。

3DSignals 表示，使用它的系統(tǒng)之后：

制造廠能降低 80% 的人為操作失誤；
延長(zhǎng) 50% 的圓形切割鋸使用壽命；
降低 40% 的切割鋸?fù)蝗粨p壞事件；
平均 15% 的生產(chǎn)線速度提升。

從引擎聲預(yù)測(cè)車輛故障！深度學(xué)習(xí)應(yīng)用于通用聲音識(shí)別

展望

這家只有一歲的初創(chuàng)公司目前只有 15 名員工。但它發(fā)展速度相當(dāng)快，已經(jīng)拿到了以色列企業(yè)家 Dov Moran 的 330 萬(wàn)美元投資，后者是 USB 閃存的發(fā)明者之一。

Lavi 和他的聯(lián)合創(chuàng)始人同伴們正在把目光朝向幾個(gè)大市場(chǎng)，包括汽車和水電之外的能源市場(chǎng)。在 2017，他們計(jì)劃了好幾輪吸引風(fēng)投的融資活動(dòng)。如果一切順利，3DSignals 會(huì)在增長(zhǎng)中的“可預(yù)測(cè)設(shè)備維護(hù)”市場(chǎng)繼續(xù)保持領(lǐng)先，向工廠、發(fā)電廠、車主提供服務(wù)。即將誕生的無人駕駛汽車市場(chǎng)同樣是一片藍(lán)海：它們會(huì)使人類司機(jī)變?yōu)槌丝停撾x了駕駛體驗(yàn)；這使得能通過聲音判斷設(shè)備狀態(tài)的深度學(xué)習(xí) AI 肩負(fù)更大的責(zé)任。對(duì)于一家初創(chuàng)公司來說，有機(jī)會(huì)能在通用聲音識(shí)別領(lǐng)域成為領(lǐng)軍者非常有前途。

Lavi 說：“對(duì)我們來說，成為通用聲音識(shí)別的深度學(xué)習(xí)專家至關(guān)重要，因?yàn)楫?dāng)前的學(xué)術(shù)論文尚未涵蓋該領(lǐng)域?！?/p>

對(duì)初創(chuàng)科技企業(yè)來說，合理的定位是生存下去的必要條件。

via ieee

【兼職召集令！】

如果你對(duì)未來充滿憧憬，喜歡探索改變世界的科技進(jìn)展，look no further！

我們需要這樣的你：

精通英語(yǔ)，對(duì)技術(shù)與產(chǎn)品感興趣，關(guān)注人工智能學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)的蘿莉&萌妹子&技術(shù)宅；

文字不求妙筆生花，但希望通俗易懂；

在這里，你會(huì)收獲：

一群來自天南地北、志同道合的小伙伴；

前沿學(xué)術(shù)科技動(dòng)態(tài)，每天為自己充充電；

更高的生活品質(zhì)，翻翻文章就能掙到零花錢；