家門口刷臉購物不是夢,利用圖像識別技術(shù)完成結(jié)算

2018年1月，亞馬遜在西雅圖的無人超市對外營業(yè)，吸引北美媒體和市民眾多眼球。不過他們不知道，2017年10月，中國的在線零售巨頭京東的無人商店和無人超市已經(jīng)對外開放了。更有趣的是，在京東的無人商店和無人超市里，當(dāng)你選好自己要買的東西之后，只需“刷臉”就能完成支付過程，錢包什么的，完全不用拿出來啦。

在購物的整個過程中，結(jié)算環(huán)節(jié)是重點，更是難點。顧客選擇的商品，品類多種多樣，包裝彼此不同，如何保證在盡量短的時間之內(nèi)確定商品的具體品類和價格？除了掃描條碼之外，還有其他方法嗎？

當(dāng)然有，京東選擇了更神奇的方法：選好商品后，你可以把它們挨個放在智能結(jié)算臺上，其中有集成攝像頭，借助京東這些年積累的實拍數(shù)據(jù)，利用圖像識別技術(shù)完成結(jié)算，當(dāng)你走出結(jié)算通道后，人臉識別、智能攝像頭等技術(shù)就會自動完成付款啦。

京東大數(shù)據(jù)平臺部負責(zé)人，京東副總裁翁志介紹，“顧客的方便，來自于京東長期以來在AI和大數(shù)據(jù)方向的技術(shù)積累，集成各種傳感器的智能貨架、智能結(jié)算臺、智能價簽、智能攝像頭等多種智能技術(shù)，貢獻良多。”

▌分析圖像，提取特征，還得靠通用架構(gòu)

京東公司成立二十年，在線商城已經(jīng)運行了十四年。這么多年下來，京東積累了一個龐大的在售產(chǎn)品目錄，產(chǎn)品圖像多達數(shù)億張。它們都保存在分布式大數(shù)據(jù)存儲庫 Apache HBase中，用Hadoop框架加以處理。為了滿足客戶在各種場景下的不同需求，京東希望可以匹配、提取不同產(chǎn)品圖像中的特征。比如，客戶逛街時發(fā)現(xiàn)一款自己喜歡的咖啡杯，只要拍下來，京東就可以根據(jù)照片為客戶找到滿足他要求的咖啡杯。對于京東自己來說，還可以利用圖像識別和匹配功能，與其他網(wǎng)站上的產(chǎn)品進行匹配，京東就可以調(diào)整自己的定價策略，強化自己的競爭力。此外，京東還對外提供公共云服務(wù)，類似功能還可以提供給公共云的客戶，幫助他們開發(fā)符合自己需求的全新圖像分析應(yīng)用云平臺?，F(xiàn)在，在京東對外開放的技術(shù)能力中，“圖片質(zhì)量檢測”和“以圖搜圖”功能已經(jīng)可以對外提供給其他開發(fā)團隊使用了。

京東的技術(shù)團隊接下圖像分析這個任務(wù)后，一開始，他們曾嘗試使用圖形處理單元（GPU）創(chuàng)建特征匹配應(yīng)用，然而并不順利，因為在擴展性上遇到很多問題，必須手工管理眾多設(shè)備和系統(tǒng)，手工處理負載均衡和容錯；而且在數(shù)據(jù)處理過程中還出現(xiàn)很多延遲，不足以支持生產(chǎn)環(huán)境需求。

后來，京東決定基于現(xiàn)有的服務(wù)器和通用處理器架構(gòu)開展工作，而且取得了顯著成效。他們的圖像數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器基于英特爾至強處理器 E5 家族，技術(shù)團隊使用 BigDL 深度學(xué)習(xí)庫來部署Caffe 模型，性能提升了3.83倍，這讓京東將來可以更快捷地提供基于圖片的全新服務(wù)。

在大數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域，Apache Spark項目已經(jīng)成為事實上的標(biāo)準(zhǔn)。該項目起始于加州大學(xué)伯克利分校，幾個創(chuàng)始人后來成立了Databricks公司，成立五年來，專門提供大數(shù)據(jù)分析服務(wù)。在分布式機器學(xué)習(xí)領(lǐng)域，他們也選擇了BigDL 項目，與本身的原生Spark技術(shù)集成，提升Spark在模型訓(xùn)練，預(yù)測和調(diào)優(yōu)方面的表現(xiàn)。

京東在基于英特爾至強處理器 E5-2650 v4 的服務(wù)器上運行 BigDL，完成深度學(xué)習(xí)提取圖片特征過程。Big DL同時支持橫向擴展，只要添加新的標(biāo)準(zhǔn)英特爾至強處理器服務(wù)器，就能夠?qū)崿F(xiàn)高效橫向擴展，延展到數(shù)百乃至數(shù)千臺服務(wù)器。京東使用了帶有 1200 個邏輯內(nèi)核的高度并行架構(gòu)，大幅加快了從數(shù)據(jù)庫中讀取圖像數(shù)據(jù)的流程，整體性能提高了3.83 倍。性能的提升，也要歸功于英特爾在核心算法層面的優(yōu)化。BigDL 使用英特爾數(shù)學(xué)核心函數(shù)庫MKL 和并行計算技術(shù)，充分發(fā)揮了至強處理器的性能。

借助 BigDL 框架，京東還在自己已有的通用硬件上使用 Caffe、Torch 和 TensorFlow 等框架中的預(yù)訓(xùn)練模型，這讓他們以更快的速度測試和推出新服務(wù)，同時無需投入專用硬件。也就是說，不需要購買、運行獨立的 GPU 集群。京東可以重復(fù)使用現(xiàn)有的硬件資源，從而降低了總體擁有成本。結(jié)合ApacheHadoop 和 Spark 框架來處理資源管理工作，未來能夠更輕松地開發(fā)新應(yīng)用，同時保持高效性能。

▌家門口刷臉購物不是夢

毫無疑問，京東是中國零售領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，技術(shù)上，京東同樣具有前瞻性思維，前文提到的京東的無人商店和無人超市刷臉完成購物,就是一個很好的證明。

《福布斯》專門撰文報道：京東希望使用當(dāng)今最先進的技術(shù)創(chuàng)新開發(fā)新的解決方案，創(chuàng)建面向未來的零售運營體系；京東正在推動人工智能、大數(shù)據(jù)和機器人技術(shù)的發(fā)展，為第四次工業(yè)革命建立零售業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施。到那一天，你在家門口的便利店和超市里面就能直接刷臉買東西啦。