淺析人工智能與太赫茲技術(shù)的融合運用

新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第二中學(xué) 新疆 烏魯木齊 830002

正文：

1、引言

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我們的生活越來越便利。比如水龍頭利用紅外線感應(yīng)可以自動出水，幫助我們洗手的時候節(jié)約了水資源等等?？蒲腥藛T從來沒有放棄對新技術(shù)，新領(lǐng)域的探索，相信大家對紅外線，激光，納米，人工智能等技術(shù)都有一些了解，而太赫茲技術(shù)大家可能會比較陌生。不過近年來科研人員對太赫茲技術(shù)的不斷探索研究出太赫茲安檢儀，發(fā)現(xiàn)太赫茲脈沖成像(TPI) 太赫茲時域光譜，他們被應(yīng)用于衛(wèi)星通訊和公共安全的安檢方面，在醫(yī)療方向針對癌癥，皮膚病，活體的探測鑒定都具有重大貢獻(xiàn)，太赫茲技術(shù)越來越被用于造福我們的生活。人工智能技術(shù)無論是在工業(yè)領(lǐng)域，還是在醫(yī)療，教育，交通都得到廣泛應(yīng)用。人工智能與太赫茲技術(shù)的融合讓我們感受到人類生活在向更好的方向邁進(jìn)，所以人工智能技術(shù)和太赫茲技術(shù)均被譽為改變世界的技術(shù)。

2、人工智能技術(shù)與太赫茲技術(shù)簡介

人工智能技術(shù)與太赫茲技術(shù)為什么被譽為改變世界的技術(shù)？它們本身具有什么特點？能夠為人類的生活帶來哪些改變，它們未來的發(fā)展是如何的呢？讓我們一起來了解。

2.1 人工智能技術(shù)及其發(fā)展

什么是人工智能？人工智能主要是代替人工解放勞動力的智能機器。最初的人工智能只是模擬人類智慧進(jìn)行簡單的計算，如計算機。后來由于信息新環(huán)境的出現(xiàn)，人們對人工智能領(lǐng)域的探索提出新的要求，力圖人工智能像人類一樣具備識別，學(xué)習(xí)，行為動作流暢等特點。人工智能技術(shù)就是實現(xiàn)對特定的目標(biāo)任務(wù)進(jìn)行重復(fù)操作。目前我國的人工智能技術(shù)主要做的細(xì)分領(lǐng)域有圖片識別，語音識別等。人工智能機器人通過植入的專用芯片可以更好地感應(yīng)，識別，從而進(jìn)行重復(fù)動作達(dá)到人類所需的要求。這一技術(shù)讓機器，人，物之間因為互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境得到更好的鏈接，從而推動大數(shù)據(jù)的涌現(xiàn)。比如人工智能機械手抓取物品并移動到指定區(qū)域就是依靠人工智能技術(shù)。人工智能機械手的周圍會有需要被移動的目標(biāo)物，然后機械手是通過傳感器對目標(biāo)物有感應(yīng)，機械手進(jìn)一步對目標(biāo)物識別然后抓取，最后將目標(biāo)物移動并穩(wěn)定放置指定區(qū)域。這一系列的動作最關(guān)鍵的是人工智能技術(shù)對物體的感應(yīng)識別。同理人工智能不僅僅可以做簡單的重復(fù)動作，人工智能還可以進(jìn)行更加精密的計算從而給出正確結(jié)果。比如如何識別圖片中的圖像是貓？人工智能是怎么做到的呢？那就需要我們給人工智能機器大量有關(guān)貓的圖片，它會對圖片進(jìn)行識別驗證，當(dāng)圖片中的圖像與人工智能系統(tǒng)里的數(shù)據(jù)相符時即是匹配成功，人工智能會做出判斷及時驗證圖片中的圖像是貓。這樣的練習(xí)次數(shù)越多，人工智能識別的速度以及精確度越高，同時大量的數(shù)據(jù)也是識別的重要保證，因為數(shù)據(jù)越多，可參照的標(biāo)準(zhǔn)越多，從而識別的越精準(zhǔn)。目前人工智能技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)，家居，零售，教育，交通，醫(yī)療等領(lǐng)域，是人類的好幫手。

2.2 太赫茲技術(shù)及其發(fā)展

什么是太赫茲？太赫茲是指電磁波波動頻率的單位之一。泛指頻率在0.1-10THz波段（對應(yīng)波長為30-3000μm）范圍內(nèi)的電磁波，介于紅外和微波之間,見下圖1。而太赫茲技術(shù)就是通過太赫茲波動頻率探測對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的穿透力或非極性液體吸收的敏感度從而形成可分辨的穩(wěn)定光譜?？蒲腥藛T再通過這些可分辨光譜不斷進(jìn)行驗證，進(jìn)一步探測光譜的穩(wěn)定。被驗證的太赫茲光譜可應(yīng)用于定性鑒別或識別，比如港口碼頭或者飛機安全等公共場所，可以通過太赫茲技術(shù)識別人們是否有攜帶易燃易爆的打火機，酒精；也可以通過太赫茲技術(shù)對活體進(jìn)行鑒別是否有攜帶冰毒等違禁品，由此可見太赫茲技術(shù)也可以應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，首先太赫茲技術(shù)對人體是沒有危害的，所以它具有安全性。其次太赫茲技術(shù)定性鑒別以及成像可快速幫助醫(yī)生進(jìn)行專業(yè)判斷，比如太赫茲波譜穿透力的特點可鑒別人體內(nèi)是否存在腫瘤，利用的即是太赫茲成像的特點，因為健康的身體與攜帶腫瘤的成像是有區(qū)別的。鑒別速度之快節(jié)省了醫(yī)生以及患者的時間成本，同時也可以在發(fā)現(xiàn)患者身體內(nèi)存在腫瘤時及時準(zhǔn)備治療，不會因為時間的延遲而導(dǎo)致患者腫瘤惡性病變甚至死亡。太赫茲技術(shù)在進(jìn)行外科手術(shù)時也可以起到關(guān)鍵作用，比如太赫茲技術(shù)成像可以準(zhǔn)確識別腫瘤或異物的位置，減少了手術(shù)過程因切除過大造成不必要的肉體損傷抑或切除不干凈導(dǎo)致再次復(fù)發(fā)等問題。

圖1、太赫茲

3、人工智能與太赫茲技術(shù)的融合點

了解了人工智能與太赫茲技術(shù)是什么，它們各自的特點及其發(fā)展，那么人工智能與太赫茲技術(shù)之間是否有共通的可兼容的融合點呢？它們之間可融合的部分能夠應(yīng)用于哪些領(lǐng)域？又將如何改變我們的生活？

3.1 感知與識別

我們從人工智能與太赫茲技術(shù)本身所具備的特點可以知道無論是人工智能技術(shù)還是太赫茲技術(shù)，它們都具備對物體的感知與識別，這兩方面可以讓人工智能和太赫茲技術(shù)在應(yīng)用上有一個融合點，舉個例子，在特別的環(huán)境下如地震，會有一些生命被壓在廢墟之下，他們會因為長期沒有進(jìn)水進(jìn)食而導(dǎo)致身體虛弱無法呼救。太赫茲技術(shù)具備很強的穿透力，它可以透過各種建筑材料探測深度多少以內(nèi)是否還有存活的人在廢墟之下，而人工智能的穿戴設(shè)備也可以記錄人的身體特征，比如通過藍(lán)牙或者數(shù)據(jù)上傳、定位、傳感系統(tǒng)等了解人的位置，再利用是否存在數(shù)據(jù)動態(tài)來確定人的狀態(tài)。在這種特別的環(huán)境下，太赫茲技術(shù)以及人工智能技術(shù)的穿戴設(shè)備都可以讓救援更加及時，不遺漏任何可能性。

3.2 自適應(yīng)通信

自適應(yīng)通信主要的核心內(nèi)容有兩個，一個是信息數(shù)據(jù)的傳輸，二是在傳輸過程中可以自行調(diào)節(jié)匹配適合傳輸數(shù)據(jù)的環(huán)境。因為信息數(shù)據(jù)的傳輸會因為受環(huán)境的影響而產(chǎn)生損耗導(dǎo)致信息質(zhì)量不能保證，比如沙塵暴，海底水域等惡劣環(huán)境條件下都會影響信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量，太赫茲具有很強的穿透力，雖然會受空氣中水分子的敏感吸收受到影響，但是太赫茲的傳輸相當(dāng)穩(wěn)定，尤其是短距離的的傳輸非常具有優(yōu)勢，且自適應(yīng)通信本身具備自調(diào)節(jié)的特點，可以在傳輸過程中針對環(huán)境進(jìn)行選擇，而人工智能的識別感應(yīng)與太赫茲短波頻率波動會即時有效的保證數(shù)據(jù)信息傳輸過程的穩(wěn)定性，質(zhì)量也更高。不會因為環(huán)境的影響造成能量損耗而中斷通信。

4、人工智能與太赫茲技術(shù)融合運用的前景

4.1 公共安全應(yīng)用

太赫茲技術(shù)具有很強的穿透力的特點，而人工智能具有識別傳感的特點。人工智能與太赫茲技術(shù)這兩點的技術(shù)融合可以廣泛適用公共場所的安全防衛(wèi)。比如在地鐵，港口，飛機場，火車站，客車站，商場等公共場所都會有大批量的安檢人員進(jìn)行分流安全監(jiān)察，外套，手提包，女士長頭發(fā)，內(nèi)衣，鞋帽襪子里都可能攜帶匕首或者毒品，隨手拿的礦泉水也可能是酒精等易燃易爆等液體，箱體內(nèi)側(cè)是否夾帶炸藥或槍械等違禁品。都需要人工或者機器掃描檢查。但是這樣的檢查一方面很容易浪費時間，另一方面如果真的遇到危險，安檢人員的生命安全將會受到威脅，但是如果將有穿透力的太赫茲技術(shù)與人工智能的智能傳感應(yīng)用與安檢，那么就不需要安全人員貼身檢查了。只要通過太赫茲安檢機器，人工智能就能自動識別人體，太赫茲技術(shù)比現(xiàn)在一般的紅外線安全檢測更加精準(zhǔn)，它會立馬檢測到我們攜帶的物品，如有違規(guī)物品，就會及時報警。這就完美解決了安檢的問題，也節(jié)省了人力成本，同時又能提高安全檢查的效率。被檢查出的違禁品可以被人工智能攔截進(jìn)入公共區(qū)域，從而保證大眾的人身安全不受威脅。太赫茲人體安檢系統(tǒng)，見下圖2。

圖2、太赫茲人體安檢系統(tǒng)

4.2 軍事情報應(yīng)用

人工智能與太赫茲技術(shù)不僅僅應(yīng)用于公共安全，還可以應(yīng)用于軍事情報。有時候我們會從新聞了解到會有一些不法分子，恐怖襲擊的事件發(fā)生在公車，商場等人員密集的地方，甚至?xí)腥吮划?dāng)人質(zhì)挾持，在密閉的環(huán)境下如何知道不法分子的位置，活動人數(shù)，槍支彈藥數(shù)量，人質(zhì)數(shù)量以及安全系數(shù)，是否有易燃易爆的物品，這個時候太赫茲技術(shù)也是通過成像探測地表，透過雷達(dá)探測人體水分體征，金屬的強反射等，透過墻面確定房間人數(shù)以及移動狀態(tài)，從而確定應(yīng)對方保障人身安全。

4.3 信息安全應(yīng)用

太赫茲波的頻率要高于微波，所以太赫茲的通信傳輸容量大、速率高；同時，太赫茲波相比于微波波束要窄、信噪比高，所以太赫茲通信的方向性更好、保密性強。雖然，太赫茲波經(jīng)過液體介質(zhì)（包括空氣中的云霧）具有強吸收的特點，但是用于近距離、有向通信，具有效率高、信息安全性強的優(yōu)勢。在信道擁堵、干擾紛繁的戰(zhàn)場，這樣的優(yōu)勢更加難能可貴。關(guān)于如何大規(guī)模地運用太赫茲，進(jìn)行近距離、有向通信，人工智能技術(shù)將派上用場。在人工智能的支撐下，太赫茲通信可以柔性自組網(wǎng)，自適應(yīng)進(jìn)行通信，可以有效開展軍事情報等信息安全應(yīng)用。由于太空中沒有大氣水分子的影響，同樣的技術(shù)還可以用于太空領(lǐng)域的衛(wèi)星間的安全、高速通信。

5、結(jié)語

科技是第一生產(chǎn)力，太赫茲電磁波是一種新的，具有獨特優(yōu)勢的電磁波輻射源，太赫茲技術(shù)中太赫茲脈沖成像(TPI) 太赫茲時域光譜可以應(yīng)用于對細(xì)菌，血液，人體腫瘤的檢測；太赫茲安檢儀可應(yīng)用于公共安全，太赫茲的短波波動頻率結(jié)合人工智能在軍事情報，信息安全，通信等領(lǐng)域均可以做到前所未有的成績，人工智能與太赫茲技術(shù)的融合應(yīng)用將再次改變?nèi)祟惿?，它們也被稱作改變世界的技術(shù)。