游戏、媒体、人工智能与区块链融合驱动消费电子技术新浪潮

《IEEE Consumer Electronics Magazine》：Advances in Gaming, Media, Artificial Intelligence, and Blockchain for Consumer Technologies

本期《IEEE Consumer Electronics Magazine》聚焦消费电子领域前沿动态，推荐阅读关于绿色游戏优化、虚拟人情感表达、安全机器人遥操作等主题的研究。研究人员通过组合优化、动作单元分析、惯性测量单元等技术，分别实现了能耗显著降低、虚拟人表情真实感提升、低成本安全遥操作等成果，为构建节能、沉浸、可信的消费电子系统提供了重要技术路径。

　　

消费电子技术正以前所未有的速度演进，游戏、媒体、人工智能（AI）与区块链的深度融合，正在重塑人们与数字世界交互的方式。如今的设备不再仅仅是内容的被动传递者，而是化身为沉浸式体验的创造者、智能交互的使能者，以及用户行为与环境的自适应者。然而，在这一片繁荣的背后，诸多挑战也随之浮现：如何在高性能计算需求与日益严峻的能源消耗之间取得平衡？如何在虚拟世界中创造更具真实感和情感共鸣的交互体验？如何在分布式智能系统中确保用户隐私与数据安全？这些问题的解答，对于消费电子技术的可持续发展至关重要。本期《IEEE Consumer Electronics Magazine》汇聚了多篇前沿研究，旨在从不同维度应对这些挑战，推动智能、沉浸、节能且安全的下一代消费电子系统的发展。

为了深入探索这些领域，研究人员运用了多种关键技术方法。在绿色计算方面，采用了组合优化方法对经典游戏引擎进行软件层面的能效优化。在虚拟人研究方面，基于面部动作编码系统（Facial Action Coding System, FACS）对面部动作单元进行分析与评估。在安全遥操作方面，设计并实现了基于低成本可穿戴惯性测量单元（Inertial Measurement Unit, IMU）的人机交互系统。在内容安全领域，提出了基于视觉变换器（Vision Transformers）的感知哈希算法。在网络传输方面，通过构建树状拓扑网络评估了信息中心网络/内容中心网络（ICN/CCN）中的缓存控制策略对多视角视频体验质量（Quality of Experience, QoE）的影响。此外，还综合运用了区块链技术构建去中心化应用（DApp）和增强联邦学习（Federated Learning）框架，以提升系统的安全性与可靠性。

SPECIAL SECTION ON GAMING, ENTERTAINMENT, AND MEDIA

本专题收录的四篇扩展文章源自IEEE Gaming, Entertainment, and Media Conference 2024。

Calzolari等人[A4]致力于提升虚拟人的情感可信度。通过分析FACS，研究人员为不同的虚拟人亚群识别出了最优的面部动作单元组合。这项研究为创建情感表达丰富的虚拟化身提供了实用见解，显著增强了交互应用中的真实感与沉浸感。

Stan等人[A5]研究了具备任务识别功能的认证机器人遥操作。他们展示了一种基于低成本可穿戴IMU的系统，用于实现安全、响应迅速的人在回路的机械臂控制。这项工作在可负担性、安全性和可用性之间架起了桥梁，使得遥操作技术在医疗保健、游戏、智能家居和虚拟现实环境中的应用成为可能。

De Geest等人[A6]致力于解决消费设备中有害内容的控制难题。他们提出了与人眼感知对齐的感知哈希方法ViTHash。该方法基于Vision Transformers，改善了对于近似重复和视觉相似图像的检测能力，同时规避了传统方法的局限性。这一进展对于保护数字平台安全和增强内容审核尤为重要。

Nunome和Takada[A7]探索了信息中心/内容中心网络下的多视角视频体验质量。通过评估新颖的缓存控制方法，作者揭示了网络基础设施和缓存策略如何提升视频流媒体的体验质量，这对于下一代媒体传输系统至关重要。

COLUMN

Dong和Yang[A2]探讨了消费电子中新兴的物理人工智能（Physical AI）领域。物理AI使得机器人和具身智能体能够在三维物理空间中感知并行动，支持从工业自动化到医疗辅助的各种任务。随着智能体互联网（Internet of Agents）的兴起，这些智能系统将日益融入我们的日常环境，自主且自适应地与人类及物体进行交互。

FEATURE ARTICLE

Aragon-Jurado等人[A3]提出了用于节能软件优化的绿色游戏技术。通过采用组合优化方法，他们在单板计算机上对Doom Legacy引擎进行了优化，与传统编译策略相比，实现了能耗的显著降低。这项研究展示了在消费设备游戏和多媒体流媒体应用中实现重大环境效益的潜力。

SPECIAL SECTION ON INTELLIGENT BLOCKCHAIN FOR FUTURE CE

本专题收录的三篇文章涵盖了智能区块链在消费电子中的应用。

Zhu等人[A8]对区块链增强的联邦学习进行了全面概述，阐明了去中心化信任机制的集成如何保障消费电子中的分布式AI，在保护用户隐私的同时维持协同学习能力。

Rupa等人[A9]提出了一种基于区块链的DApp，用于药品供应链管理。该方案利用以太坊（Ethereum）来增强透明度、可追溯性和授权管理。AI驱动的药物推荐功能的集成，进一步 exemplify 了区块链赋能系统在关键消费应用中提升安全性和运营效率的潜力。

Chen等人[A10]提出了一种区块链赋能的弹性联邦学习方法，保护AI计算免受恶意节点和投毒攻击（Poisoning Attacks）。这项工作突出了强大的结构和计算容错能力，证明了在分布式消费电子环境中安全部署AI的可行性。

SOCIETY ACTIVITIES

Mann等人[A1]报告了在IEEE International Conference on Consumer Electronics上进行的一个关于“沉浸性”（Mersivity）的小组讨论。沉浸性被定义为可穿戴AI和空间扩展现实（XR）与人类体验的无缝集成。通过聚焦数字内容与物理现实之间的近乎完美的对齐，沉浸性代表了社会-信息-物理（socio-cyberphysical）技术的新前沿，其涵盖的设备范围从服装、眼镜到车辆和建筑。该小组讨论强调了消费技术的社会影响，即以有意义的方式连接人与环境。

综上所述，本期文章共同描绘了一幅消费电子技术融合创新的全景图。研究成果表明，通过人工智能、沉浸式界面、区块链框架以及能效优化技术的协同发展，能够有效应对当前消费电子系统在性能、体验、能耗和安全方面面临的挑战。虚拟人情感建模、安全遥操作、感知哈希、绿色游戏、区块链联邦学习等具体技术的突破，不仅为解决特定问题提供了方案，更预示着未来消费电子技术向着更智能、更沉浸、更节能、更可信方向演进的大趋势。这些研究为学术界和工业界的研究者与从业者提供了宝贵的参考和启发，将有力推动消费电子技术在不断演进的数字世界中持续创新与发展。