進化中的傳感器，從金絲雀到無人機

　　傳感器的出現(xiàn)早于互聯(lián)網(wǎng)，更早于物聯(lián)網(wǎng)。從前，人們會利用金絲雀的對瓦斯的敏感度在煤礦中檢測危險狀況，而現(xiàn)在可以用無人機來感應颶風的危險，用機器人來檢測核反應堆中的危險。

　　在今年舊金山舉行的傳感器大會上，筆者注意到大多數(shù)參與傳感器項目的公司幾十年來一直在開發(fā)傳感器技術，早于物聯(lián)網(wǎng)概念出現(xiàn)之前的，這令我十分震驚。

　　鑒于傳感器是物聯(lián)網(wǎng)應用的重要組成部分，下面讓我們快速瀏覽一下從金絲雀時代到無人機時代各種形狀和大小的傳感器的演變過程。

　　調(diào)用所有傳感器

　　其實對傳感器進行分類并不簡單，因為有太多的分類方式了，特別是我們還處在一個傳感器概念正在不斷進化的時代。

　　傳感器是從數(shù)字世界到模擬世界(a-d)轉(zhuǎn)換的窗口。

　　這里有一些非互斥的傳感器類別，用以說明為什么分類是困難的。

　　MEMS傳感器:應該算是傳感器的鼻祖，這些傳感器是基于微機電系統(tǒng)( MEMS)。這個類別不是特定于應用程序的，而是基于傳感器的尺寸(微米大小)以及它的構造方式。我們通常聽到的傳感器，如加速計、陀螺儀、麥克風和大多數(shù)生物傳感器都是MEMS型的。

　　NEMS傳感器:隨著新材料尺寸不斷微型化到納米尺寸，將會產(chǎn)生納米機電系統(tǒng)(NEMS)，這將進一步提升傳感功能和應用。

　　生物傳感器:他們能感受生物反應并且能在分子水平上運作。它們中許多都是基于MEMS(生物MEMS)。例如將葡萄糖監(jiān)測器植入到癌細胞探測器上。它們可以依賴于微生物，也可以是光傳感、密度傳感，也可以是被動的傳感器，可以像手表一樣穿戴，或者是在我們身體內(nèi)嵌入的支架。

　　環(huán)境刺激:例如通過感知光、聲音和身體接觸而工作的傳感器。光學傳感器、語音激活傳感器、超聲波傳感器、運動傳感器、壓力傳感器、振動傳感器、流量傳感器都基于這些模擬刺激而工作。

　　手機:其實你的智能手機就是一個傳感器。它可以追蹤你的動作，可以進行人臉或指紋識別以保證安全。包括為實現(xiàn)對環(huán)境進行3D感知并輔以增強現(xiàn)實技術的被動遙感傳裝置已經(jīng)指日可待。

　　遠程傳感器:衛(wèi)星已經(jīng)為這個功能服務了幾十年了。有一整個類別的遙感衛(wèi)星都可以執(zhí)行從地理定位到天氣分析的任務。

　　無人機和機器人:我們通常不會認為無人機是傳感器，但大多數(shù)無人機都被應用于航空勘測，就像颶風哈維之后使用的無人機，就調(diào)查了AT&T和政府等公司的損失。

　　人類:當我們告訴Waze導航應用程序，在路上有一個坑，或者當我們拍下受損的公共財產(chǎn)的照片，然后把它送到政府機構，其實我們就正在扮演著宏觀的傳感器角色。

　　基于傳感器的構造方式，互斥的傳感器分類并不簡單。

　　傳感器需要科學和技術的整合，它們已經(jīng)成為數(shù)字化的象征。

　　這有一個關于傳感器的觀點是將模擬和數(shù)字技術結合在一起，傳感器的大小從納米到微米不等，并且將結合各種技術學科來制造。從MEMS傳感器到衛(wèi)星，再到人層層遞進。

　　傳感器需要整合的是科學和技術，而不僅僅是計算和通信技術，它們是數(shù)字化的象征。

　　特定于應用程序的傳感器

　　除非你是一個元器件制造商，否則上述分類在對你選擇傳感器方面并不是很有幫助。你需要根據(jù)應用程序類型、功能需求或非功能性等屬性來選擇是否使用它們，比如傳感器連接到的設備的壽命。

　　有時你為了完成多個功能而需要復合傳感器，比如微型導航傳感器，它結合了加速計、陀螺儀和GPS。

　　選擇垂直行業(yè)的例子

　　石油和天然氣:在加工制造石油和天然氣等資源行業(yè)，流量傳感器占據(jù)了主導地位。高和低精度的傳感器可以測量液體和氣體的流動以及環(huán)境條件。

　　汽車:除了飛機之外，也許一輛汽車擁有最多的傳感器了，而且這個數(shù)字還在不斷增加，以支持自動駕駛功能。即使在自動駕駛車輛出現(xiàn)之前，車輛的每一個方面如從汽車的速度到剎車墊，再到制動液液位，都會被測量。汽車的自主性要求汽車增加傳感，并且要使用像激光雷達這樣的技術來做更多的外部車輛(車輛到車輛)和V2I(車輛到基礎設施)傳感。

　　消費者設備:這款智能手機有15個傳感器，還不包括可以用作傳感器的攝像頭。他們從位置、距離、方向和環(huán)境條件來衡量一切。

　　醫(yī)療保健:這里的傳感器從無侵入的追蹤器和可穿戴設備到侵入體內(nèi)可以檢測心臟損傷或突變細胞的傳感器。

　　為應用程序找到合適的傳感器需要行業(yè)專家們的專業(yè)知識。對精確性的要求常常會使成本成倍增長。

　　總結

　　傳感器不僅出現(xiàn)的時間要早于互聯(lián)網(wǎng)，并且本身就擁有一種新的云連接能力。

　　從使用金絲雀作為傳感器到使用無人機和從生化傳感器到機電傳感器的機器人，我們已經(jīng)取得了長足的進步。

　　從納米到微觀再到宏觀尺寸，傳感器都是作為人工智能的眼睛的功能。納米傳感器和生物傳感器的進步將會釋放出一系列新的我們今天只能在科幻小說中看到的應用。

　　但是要充分發(fā)揮傳感器的潛力，不僅僅是簡單的將大數(shù)據(jù)與算法結合起來，而且需要更多的技術融合才可以。