Google（以下稱谷歌）潛心研發數年的手勢操控技術Soli，可能會在今年10 月首次搭載到谷歌新手機Pixel 4 上。就在人們已經淡忘了這項在2015 年的I/O 開發者大會上首次亮相的技術時，它來了。

正常來說，谷歌Pixel 系列新機在今年9 月發布，在未公開之前，應該會對自家產品嚴格保密才對。但是今年有點不一樣，由于谷歌開始押注硬件和云服務市場，這一次，谷歌決定采取積極主動的方式提前自曝Pixel 4，寧可自己來爆料，也不讓其他第三方賺眼球。谷歌首次宣布，Pixel 4 將是該公司新一代旗艦級智能手機。

首先，谷歌發布了一個預告片，揭示了一個獨特的相機陣列和基本設計。在視頻中，首先顯示Pixel 4 的解鎖功能，一位女性的臉部接近手機的正面，意欲面部解鎖。不久之后，她退后一步，用手在手機前揮動來控制音樂播放界面。

與此同時，谷歌在其官方博客揭秘，Pixel 4 新機將搭載兩大全新功能：

1、人臉識別：支持亞毫秒級的人臉識別解鎖，而非屏下指紋解鎖。通過新的算法和感應器結合，并沒有使用上3D 結構光景深技術。

2、隔空手勢操控：Pixel 4 將有一項名為“Motion Sense”的功能，也就是手勢識別，使用Project Soli 毫米波雷達傳感器，隔空手勢控制手機。

如果說人臉識別功能難以讓人興奮，那手勢操控絕對是一項噱頭十足的黑科技。如今，這個技術概念即將首先在Pixel 4 手機上部署。這對當下所有電子設備廠商和消費者發出的一個重要預警信號：手勢操作感應，很可能是近在眼前的一項未來交互科技。

揮揮手就能操控手機

2015 年，谷歌先進科技與計劃部門（ATAP）宣布開展一個新項目，代號為Soli，也就是現在所了解的毫米波雷達傳感器，當時該項目致力于打造一個基于60GHz 毫米波雷達技術的虛擬操控系統。利用雷達技術捕捉人的手勢，對機器進行操作，其精度可達亞毫米級別。當時，它作為一個黑科技概念走入公眾視野，人們并未對其有特別長遠的期待。

但是經過近五年的研發之后，現在谷歌決定亮出這項技術的真面目。谷歌自家“親兒子”手機Pixel 4 將成為使用Soli 雷達系統的首個設備。提供全新的體感識別功能，結合傳感器和算法，通過雷達檢測，讓手機可識別手勢動作，可以控制手機，用戶揮揮手即可切換歌曲，控制鬧鐘，靜音撥入電話。谷歌表示，隨著Pixel 的不斷優化，這些手勢控制也會隨之優化。

與市面上的絕大部分手勢和動作捕捉技術不同，Soli 使用的是毫米波雷達技術，而非2D、3D 攝像頭或者紅外光。它的工作原理與大眾所熟悉的雷達原理相同：首先向一個區域發射電磁波，再接收物體反射回來的電波，加以處理、計算和分析。

當食指和拇指一張一合時，會模擬出按按鈕的動作，向目標發射電波；而雷達接收器將會收到信號，阻攔來自該目標的反射能量，來回摩擦下，模擬出旋轉旋鈕等執行性動作，而這些動作都會干擾電波返回的時間和速度。在收集電波規律并加以分析和計算后，系統就能夠識別出特定的運動模式，進而確定用戶所做的動作，發出響應控制指令。

雷達技術不是觸摸設備上的屏幕，而是實時跟蹤（捕捉）動作，并通過所做的動作來改變其信號。將手放在傳感器前方，憑空做出特定動作，比如打個響指，就可以控制帶雷達的智能設備。它的操作演示是這樣的：

還有這樣的：

和這樣的：

有一種科幻電影的即視感。

Soli 雷達傳感器的作用，其實是從一個雷達信號本身，形成設備對手勢識別的閉環鏈條。其使用的頻率極高，波長很短，60GHz 的頻率對應5 毫米波長。因此Soli 傳感器能量較為集中，方向性強，抗環境干擾，可以集成在封裝內，輕易地穿過塑料外殼，捕捉毫米級別的手部動作變化，同時保證回波強度。

2018 年末，美國聯邦通信委員會（FCC）批準了谷歌的手勢操作感應系統，“Soli 項目” 所申請的頻段，允許它的毫米波雷達使用57-64GHz，峰值等效全向輻射功率（EIRP）可達13dBm。

在安全方面，谷歌也表示，Soli 傳感器數據也會在用戶手機上處理，不保存或與其他Google 服務共享，通過Titan M 安全芯片的加持，保護并儲存于手機本地（而不是云端）。另外，手勢識別功能只會向部分國家/地區提供，暗指如果雷達頻段與谷歌手勢不匹配，或者有部分地區監管部門不批準的話，這項技術很可能不會在手機上執行。

類似功能其實在此前的三星Galaxy 手機上就存在，但非常難用，用戶需要打開相關設置，識別場景非常少，只能識別一些簡單動作，復雜得無法實現。后來由于系統簡化，將其功能刪除了。

目前，谷歌官方暫未說明這項功能的應用范圍，以及是否會在Pixel 4 上預裝，還是后續進行軟件更新才會搭載，或許這個謎底將在10 月發售時才會揭曉。

手勢操控+人臉識別=更快解鎖手機

相比手勢識別功能，面部識別已經不是什么新鮮事了。前有iPhone X，后有OPPO Find X 3D 結構光識別的移動設備，這一項新技術已逐漸成為了很多用戶的日常所需，解鎖、支付、下載應用，“一看就成”。

但谷歌表示，Pixel 4 與其他手機的面部識別解鎖技術不太相同。首先就是Pixel 4 將結合Soli 傳感器執行操作，當用戶的手接近到拿手機的距離時，Soli 會主動啟動面容識別傳感器，并默認解鎖手機的界面。隨后，當算法識別到用戶面部信息后會立即解鎖，并支持以任意角度拿著手機，即使手機是反向拿起的。谷歌表示，Pixel 4 的面部解鎖也可以用于安全支付和應用程序身份驗證中。

比較而言，iPhone 上的蘋果Face ID 面容識別功能僅在手機垂直方向對準人臉的時候才有效，而TrueDepth 景深攝像頭系統位于手機頂部，遮擋都無法正常識別解鎖，將設備完全抬起，以某種方式擺姿勢，等待它解鎖，然后滑動以進入主屏幕，這一動作略顯繁瑣。蘋果在iPad Pro 中使用了相似的面容識別功能，僅多加了四個方向的解鎖方式，并未出現以雷達感應器工作的情況，這對于谷歌來說，是一項獨家的“黑科技”。

圖｜傳感器和相機可在Pixel 4 中實現Motion Sense 和面部解鎖（來源：谷歌官網）

除此以外，谷歌還發布了Pixel 4 設備頂部各種傳感器和組件的樣圖，說明如何利用Soli 傳感器進行面部解鎖的。Pixel 4 手機屏幕上方有兩個用于面部解鎖紅外相機，一個環境光/接近傳感器，一個Soli 雷達傳感器，一個點投影儀和一個面部解鎖照明燈。根據谷歌的說法，用戶的面部信息會保留在Pixel 設備的Titan M 安全芯片中，并且永遠不會離開用戶的手機。

非常有趣的是，科技網站9to5Google 報道，谷歌正在通過外包形式，提供了5 美元的獎勵支持，換取街上的人臉的面部數據，以幫助訓練Pixel 4 面部識別系統的模型。街上的人被要求從口袋中取出“修改后的Pixel 3 XL”，這臺手機是谷歌外包人員遞給他的，既能看到通知，同時還能獲取面部數據。當詢問這是什么時，谷歌方面的員工只簡單說明，它是一款“未來”的谷歌產品。

而谷歌公司發言人在今天證實，換取面部數據的目的是確保Pixel 4 可以使用多種面孔。包括生物特征、面部識別等，減少具有性別和種族偏見的相關數據。此前亞馬遜推出的匹配面部算法Rekognition，因其存在種族偏見而受到抨擊。ACLU（美國公民自由聯盟）去年進行的一項測試發現，在掃描國會議員的照片時，Rekognition 錯誤地將28 個人與警察的照片進行了對比。亞馬遜將結果歸咎于算法校準不佳。而最終導致美國很多州政府陸續拒絕這項技術的落地。

Pixel 4 除了使用上Soli 雷達傳感器的面部識別，以及眾多數據模型處理的識別精準之外，Pixel 4 的面部識別速度和算法是非常關鍵的。

近日，谷歌發布了一款專為移動GPU 推理量身定制的輕巧且性能卓越的人臉檢測算法BlazeFace。能夠在設備上以200~1000+ FPS 的速度運行，應用在多個人臉識別的場景中，這個算法主打的是“超實時性能”。

圖｜紅色代表BlazeFace 輸出；綠色代表任務特定的模型輸出（來源：谷歌論文）

谷歌在Arxiv 網站上發表了相關論文，介紹了這項算法技術成果。據悉，這套算法將基于AR 技術來進行人臉檢測，由于人臉與設備之間擁有不同的焦距，提前通過前置和后置攝像頭的AR 拍攝，構建面部模型，及時捕獲物體尺寸和大小。BlazeFace 將生成6 個面部關鍵點坐標，包括眼睛、耳朵、嘴的中心和鼻尖，通過錨點方式進行連接，以便估計人類面容的旋轉角度。這樣的設置可以使面部識別可以在各種方向上正常運行。

在算法層面，谷歌采用一種混合分辨率策略代替抑制算法，以重疊預測之間的加權平均值估計邊界框的回歸參數，提高人臉識別的準確度和速度，通過連續輸入目標輕微偏移的圖像來量化抖動量，提高每次輸入識別數據的精準度，縮短整個面部識別時間過程。

雖然谷歌并未在論文中指明，該技術是否會在Pixel 4 上應用，但可以預見的是，這種算法正在被谷歌進行不斷測試，可能會在今年的Pixel 產品中首次實現。

谷歌的Made by Google 戰略

自Pixel 系列誕生以來，谷歌CEO “劈柴哥”（桑達爾·皮查伊）愈加重視谷歌自研技術和落地效果，從云服務和硬件產品的投入力度可見一斑。在剛剛過去的谷歌母公司Alphabet 第二季度財報中，“劈柴哥”表示，隨著Pixel 3A 在5 月的推出，第二季度的Pixel 等硬件產品的銷售額，同比增長超過兩倍。

相比之前一年一新機的策略，今年這種6 月發布性價比Pixel A 系列新機，9 月發布Pixel 數字旗艦手機的策略得以順利實施。從市場和宣傳反饋上來說，“一年兩款新機”的確是谷歌非常不錯的戰略選擇。此前羅永浩在接受羅振宇采訪時表示，在手機這個紅海市場中，三個月是一款安卓手機的宣傳和發售結點。

（來源：谷歌官方）

2015 年，當“劈柴哥”擔任谷歌公司CEO 之后，提出了“Made by Google”的口號，通過AI 技術+ 硬件+ 軟件操作系統，形成沒有代工廠標示的Pixel 手機、Pixel C 平板，并且發布VR、智能家居等多款自主研發的終端設備，開啟了自主生產、研發之路。

過去四年，從市場反饋上來看，新的Pixel 系列設備開始有了更多的意義，通過軟硬件技術的一體化生產，給手機行業帶來更多的發展前景，形成安卓設備的終極標準。比如谷歌Titan 和Titan M 安全芯片，就是一個非常典型的例子。

圖｜Titan （左）Titan M （右）（來源：谷歌官網）

Titan M 安全芯片在硬件規格上，使用Arm Cortex-M3 內核，采用自研的算法，其前身Titan 芯片應用在數據中心場景中，而后，通過寫入最新版的安卓操作系統，搭載在Pixel 系列手機上，防止受到惡意軟件或黑客的硬件攻擊，還可以保存用戶的密鑰，安全可靠。

在今天發布的官方聲明中，谷歌強調，“安全和隱私是Pixel 的核心原則”。

為了保護用戶隱私和安全，數據都會安全地存儲在Pixel 的Titan M 安全芯片中。這一個Google 自主研發的軟硬件產品，更靈活地使用在Pixel 手機當中。

從Made by Google 戰略中，大眾可以明顯感知到，谷歌對于技術的不斷探索，軟硬件結合已經形成了該公司發展的“護城河”。但與此同時，隱私、壟斷等詞語也伴隨著谷歌公司的發展，這實在令人擔心啊。

不管怎么說，這次Pixel 4 新機在技術上的亮點頗多，非常值得期待。外媒預計，Pixel 4 將于今年10 月發布。在此之前，Note 10、新iPhone 都將陸續登場。

手勢操控功能，能否幫助Pixel 4 虜獲更多消費者的心，需要市場檢驗；但Soli 技術落地，帶來的更大猜想就是，它會不會引領一波顛覆式更新，革了觸摸屏的命呢？