人工智能賦能千行百業(yè)已經(jīng)是時(shí)下最熱的話題，在兒童教育和健康評(píng)量領(lǐng)域，近兩年也一直圍繞著“AI幼兒園”探討其落地的方式，其中“人工智能+”的模式得到更多人們的認(rèn)可。其本質(zhì)是人機(jī)協(xié)作，從工業(yè)到服務(wù)業(yè)，通過環(huán)境感知、規(guī)劃決策和執(zhí)行控制給特定場(chǎng)景帶來積極的變革。

　　相比其他場(chǎng)景，幼兒教育總體需求雖然簡(jiǎn)單，但無論是幼兒在園期間的生活及學(xué)習(xí)的監(jiān)管與記錄，還是幼兒健康成長(zhǎng)評(píng)估體系，目前在國(guó)內(nèi)，有關(guān)于這方面的智能應(yīng)用仍然處于探索階段。幼兒體質(zhì)健康是全民健康的重要基石，健康教育作為幼兒園五大領(lǐng)域中最重要的一環(huán)，一直受到政府主管部門、幼兒園、家長(zhǎng)的高度重視。但是長(zhǎng)期以來，如何用科學(xué)的教育體系和干預(yù)方案促進(jìn)幼兒的體質(zhì)健康，是教育過程中最大的痛點(diǎn)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，通過算法智能化發(fā)展，關(guān)于幼兒健康的監(jiān)測(cè)與應(yīng)用正不斷地成熟與豐富起來。

　　2020年12月，清華大學(xué)電子系媒體大數(shù)據(jù)認(rèn)知計(jì)算研究中心王生進(jìn)教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)攜手詠威亞太體智能教育研究院研制了幼兒健康A(chǔ)I評(píng)量系統(tǒng)，推進(jìn)清華大學(xué)AI技術(shù)落地實(shí)踐。AI人工智能技術(shù)作為兒童體質(zhì)健康管理的新技術(shù)，將深度賦能兒童體質(zhì)健康評(píng)量與干預(yù)，不僅能夠快速提升園所開展評(píng)量的效率，更為重要的是提高評(píng)量的準(zhǔn)確性，通過人像和姿態(tài)識(shí)別技術(shù)，準(zhǔn)確評(píng)估幼兒體質(zhì)健康的各項(xiàng)參數(shù)，為后期提供科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)捏w質(zhì)健康評(píng)量報(bào)告和干預(yù)方案奠定基礎(chǔ)，這是一件利國(guó)利民的好事。

幼兒健康A(chǔ)I評(píng)量現(xiàn)場(chǎng)

　　據(jù)悉這套測(cè)量系統(tǒng)，嚴(yán)格依照《國(guó)民體質(zhì)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)（幼兒部分）》設(shè)定，并科學(xué)參考《3-6歲兒童學(xué)習(xí)與發(fā)展指南》健康領(lǐng)域的相關(guān)內(nèi)容，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集，實(shí)時(shí)生成報(bào)告，并進(jìn)行智能分析。

幼兒健康A(chǔ)I評(píng)量現(xiàn)場(chǎng)

測(cè)量結(jié)果可視化

　　AI賦能幼兒健康評(píng)量

　　據(jù)悉清華大學(xué)聯(lián)合研制的這套兒童體智評(píng)量系統(tǒng)，主要運(yùn)用了人臉檢測(cè)、行人檢測(cè)、行為動(dòng)作與姿態(tài)識(shí)別、物體檢測(cè)等技術(shù)，原理雖然并不復(fù)雜，但在具體的場(chǎng)景中考驗(yàn)的是面向?qū)嶋H運(yùn)用的硬實(shí)力。據(jù)王生進(jìn)教授介紹，這四項(xiàng)技術(shù)在系統(tǒng)中扮演著落地關(guān)鍵的重要性：

　?。?）基于清華大學(xué)電子工程系先進(jìn)的人臉檢測(cè)技術(shù)，采取面向?qū)嶋H應(yīng)用進(jìn)行數(shù)據(jù)訓(xùn)練，在2017年FDDB人臉檢測(cè)競(jìng)賽中曾獲得排名第一的佳績(jī)，2005年，由公安部出入境管理局主持集成清華大學(xué)電子工程系人臉技術(shù)，世界上首次在我國(guó)出入境旅客最多的深圳羅湖口岸開通“旅客自助查驗(yàn)通道” ，日均出入境人數(shù)在數(shù)十萬以上。已推廣到深圳、珠海兩個(gè)地區(qū)的邊檢口岸共已開通了近400條自助通道，近300萬旅客，驗(yàn)放旅客超過數(shù)億人次，通過率98％，成為世界人臉識(shí)別技術(shù)大規(guī)模成功應(yīng)用的范例。在兒童體智評(píng)量系統(tǒng)中，可針對(duì)不同人臉識(shí)別場(chǎng)景，設(shè)計(jì)了多種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以適應(yīng)不同場(chǎng)景（速度、精度）的要求，可以滿足不同應(yīng)用要求，保持準(zhǔn)確率；

　?。?）清華大學(xué)電子工程系團(tuán)隊(duì)擁有的行人再識(shí)別技術(shù)可以利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)判斷圖像或者視頻序列中是否存在特定行人，可以有效彌補(bǔ)固定的攝像頭的視覺局限，并可與行人檢測(cè)/行人跟蹤技術(shù)相結(jié)合，為體質(zhì)評(píng)量智能化創(chuàng)造可能。從網(wǎng)上資料了解，十年前清華大學(xué)媒體大數(shù)據(jù)認(rèn)知計(jì)算中心的科研團(tuán)隊(duì)就開始了“行人再識(shí)別ReID”研究，2010年開始獲得國(guó)家自然科學(xué)基金資助。多次獲得國(guó)際國(guó)內(nèi)優(yōu)秀論文和相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)認(rèn)證；

　　（3）清華大學(xué)電子工程系研發(fā)的行為動(dòng)作動(dòng)作與姿態(tài)識(shí)別技術(shù)通過圖像判斷人的行為和動(dòng)作，理解人的意圖，獲得高層次的語義信息，如確定圖像中的人的姿態(tài)信息以及與物體的位置、檢測(cè)人體關(guān)鍵點(diǎn)信息等，屬于深度人像識(shí)別的概念，可對(duì)人的像態(tài)、形態(tài)、神態(tài)、意態(tài)進(jìn)行識(shí)別。在這套系統(tǒng)中，通過自主掌握的3D 人臉關(guān)鍵點(diǎn) / 人臉表情遷移、骨骼關(guān)鍵點(diǎn)識(shí)別、手勢(shì)交互、姿態(tài)遷移、人像分割及焦點(diǎn)目標(biāo)跟蹤等 AI 算法，能在算法移植蒸餾、處理單元調(diào)優(yōu)、引擎適配等方面提供算力優(yōu)化能力，能驅(qū)動(dòng)虛擬數(shù)字人，實(shí)現(xiàn)固定角色綁定驅(qū)動(dòng)、實(shí)時(shí)高精度動(dòng)作捕捉，與數(shù)字世界進(jìn)行體感交互，并通過模型加速，可極大提升應(yīng)用實(shí)時(shí)性，使用獲得最佳交互體驗(yàn)。

　　（4）物體檢測(cè)技術(shù)是清華大學(xué)電子工程系圖像領(lǐng)域的一個(gè)主要研究方向，根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，具體的物體檢測(cè)算法也多種多樣。目前大多數(shù)物體檢測(cè)是基于深度學(xué)習(xí)的物體檢測(cè)算法按照以下三個(gè)步驟進(jìn)行——候選區(qū)域生成、區(qū)域特征提取與分類、物體定位，在這套系統(tǒng)中，物體檢測(cè)的任務(wù)是識(shí)別出圖像中有什么樣的測(cè)量器具，并報(bào)告出這個(gè)物體在圖像表示的場(chǎng)景中的位置和方向。

　　AI體質(zhì)健康管理仍有無限可能

　　綜上所述，人工智能可以讓機(jī)器替代人類做繁重繁瑣的蠻力計(jì)算，為人們提供快速、準(zhǔn)確的評(píng)量技術(shù)手段，以上的一些項(xiàng)目已經(jīng)在不少幼兒園中實(shí)現(xiàn)了落地，隨著算法及算力的發(fā)展，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)幼兒體質(zhì)健康進(jìn)行監(jiān)測(cè)及測(cè)量，同時(shí)也可對(duì)幼兒思維、學(xué)習(xí)、心理發(fā)展等進(jìn)行評(píng)估，通過人工智能及大數(shù)據(jù)描繪每個(gè)兒童成長(zhǎng)畫像，使得整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育過程變得可視化。

　　王生進(jìn)教授表示，將人工智能技術(shù)與兒童體質(zhì)評(píng)量有機(jī)結(jié)合，運(yùn)用于幼兒園、中小學(xué)等體質(zhì)健康管理領(lǐng)域，無疑將提高體質(zhì)評(píng)量的精準(zhǔn)度和效率，為國(guó)民體質(zhì)測(cè)定提供精準(zhǔn)和有效的技術(shù)手段，滿足提高國(guó)民健康體質(zhì)的國(guó)家戰(zhàn)略需求。

　　兒童體智健康關(guān)系祖國(guó)下一代的成長(zhǎng)，關(guān)系國(guó)家的未來，兒童體智評(píng)量工作十分有意義，也十分重要。因此AI兒童體側(cè)的一小步，便是國(guó)民健康的一大步。隨著幼兒教育、幼兒健康的智能化發(fā)展，在市場(chǎng)需求不斷增長(zhǎng)的背景下，更多的AI技術(shù)及應(yīng)用將會(huì)被開發(fā)，應(yīng)用于兒童成長(zhǎng)的方方面面。

　　科技向善，以人為本，AI+體質(zhì)評(píng)量前景無限。