基于传感器的经济

趋势

电子传感器

Wired Brand Lab 和 TE Connectivity 合作撰写了这篇介绍传感器通信世界的文章。

作者

WIRED Brand Lab 与 TE Connectivity 合作撰写
图片来源:Getty Images/Moment RF
最初发布于 Wired.com

小型电子传感器对我们的生活有着重大影响。 每一天,每时每刻,这些小而必不可少的核心技术将数据流转化为改变生活的重大决策。

 

它可能带来巨大的好处。近年来,传感器在物联网 (IoT) 的引擎火花塞上刻下了深深的痕迹。数千亿的传感器已嵌入到规模庞大的联网物理对象中,让一切相关事物都焕发出活力,无论是能远程监测心跳频率和药物服用的先进保健设备,还是能跟踪丢失钥匙和从智能手机关闭烤箱的系统,抑或是协助给室内植物浇水的装置,都与传感器分不开。

 

而这仅仅只是开始。

 

“在这个元数据新时代中,下一步究竟会发展成什么模式,没人知道”,TE Connectivity 传感器部门首席现场应用工程师 Brian Ream 说。“传感器能很快地让我们身临其境,使我们能迅速收集、汇总和了解海量数据。”而且,随着更智能的对象日益普及和相互链接,这些设备产生的更大、更丰富的数据集将带来新的巨大商机。各行各业的研究人员对于我们所处的世界可能提供更准确的预测和见解,不过这一切只有在他们成功收集了流入的信息,并准确理解之后才能实现。在全球的新兴经济体中,传感器驱动的技术可以促进社会经济学发展、增强国家/地区在世界舞台的竞争力。美国波特兰州立大学的 SWEETLab 正在进行几个项目,设计目的是在日益恶化的环境中提高生活品质,并将公众的注意力转向该实验室称之为“中断的物联网”的现象。他们的监控器已经应用在很多项目中,包括肯尼亚的水泵、印度的烹饪炉以及印度尼西亚的饮水过滤器。与之类似的,在越南的小农场,物联网驱动的“智能农业”正用于提高生产效率、保护农场使之免受害虫和气候变化的影响和提升农作物品质。传感器监测灌溉水位、化肥用量和温度波动,同时降低成本和农作物病害风险。

 

对很多专家来说,这些最激动人心的巨大发展要拜传感器所赐。“尖端传感器技术的新发展很容易令人兴奋,但是之后您可能失去大局观”,PricewaterhouseCoopers(普华永道)首席技术专家 Chris Curran 说。“真正的优势(同时也是最大的挑战)将会是使用数据,并从您收集的信息中获取价值。这些是这个领域的关键。”

真正的优势(同时也是最大的挑战)将会是使用数据,并从您收集的信息中获取价值。这些是这个领域的关键
Chris Curran,PricewaterhouseCoopers(普华永道)首席技术专家

所有传感器的目标都非常简单:收集可以使用算法进行分析的信息(振动、温度、压力、电压),以便更好地进行实时决策。 传感器收集的数据越多,该信息的实时分析效果越好。传感器最初的研制目的是用于喷气机引擎这样的大型且昂贵的工业平台,有助于在产品周里发现问题零件,避免在真正工作中出现故障。“大多数传感器最早应用于安全系统,”TE Connectivity 的交通解决方案部总裁 Steve Merkt 说。“然后它们扩展到其他行业。”

 

研究人员估计今年将有近 64 亿个互连的物体,与 2015 年相比增长 30%,到 2020 年这个数字将达到 208 亿。美国国家科学基金会预测 IoT 已经步入正轨,到 2020年时将连接 500 亿个“智能”物体,不久之后将使用 1 万亿个传感器。

 

配备传感器的设备已产生了海量数据。行业专家估计,我们每天生成的信息相当于自从文明诞生以来到 2003 年的所有信息的总和。一些专家甚至认为全世界 90% 的数据都是在过去 2 年中生成的。实时分析已经变得比以往任何时候都更为重要,因为从数据分析中获得的见解会使人们持续关注更高的效率,无论是工作效率还是制造产品的效率。

 

“我们正在从多个角度观察基于传感器的经济,”Pegasus Global Holdings(位于华盛顿的一家技术开发公司)总经理 Bob Brumley 说。“传感器正成为我们创造广阔商机的平台”。

 

这些新的商机如何把握?我们跟一些专家进行了交流,期待有所发现。

传感器已经广泛用于医疗领域,在很多医院的日常工作中,使用它们来监测设备运行和病人护理的关键信息。 在透析设备中,例如,压力、力度和温度传感器分别监测帮助保持病人的血泵正常运行的各个关键参数。

 

将医疗保健转移至家庭的趋势正在愈演愈烈,传感器也是其中的一部分,部分原因是:根据总部位于旧金山的家庭护理机构软件制造商 ClearCare 的数据,美国有近 1300 万老年人独自生活。医疗公司希望这些基于传感器的设备能令老年人保持更久的独立生活能力,降低使用专业护理人员的费用。这些工具有多种形式:知道自己是否被开启的药瓶,能跟踪步态的袜子,枕头下能记录睡眠时间的设备,甚至是在皮肤上能持续监测体温的小标签。这些关键的信息将被传送给医生,如果情况异常,医生就可以马上救治。

 

类似的监测可以用在飞行中,无论是血压,还是葡萄糖水平等,从而避免发生伤害或致命的危险。

 

“人体像个超级电脑,到处都有感官输入”,Ream 说。“甚至连身体在偷偷做我们不知道的事,很快我们也能测量。我们能捕获和测量的信息越多,就能对病人的健康状况了解的越多。”

 

其他传感器驱动的产品可能也会在提高心理健康方面发挥作用。设计师兼制造者 Chloe Meineck 发明了一种能帮助痴呆症患者的设备 - 音乐记忆盒 (Music Memory Box)。用户将射频 ID 标签附着在熟悉的物体上,例如收到的奖状或小礼物上。将物体置于音乐记忆盒的中心时,读取器会识别射频 ID 号,然后播放相应的音乐或歌曲,这也许能勾起病人不曾触及的回忆。Meineck 的项目借鉴了以下医疗研究成果:痴呆症患者的记忆可能被音乐触发,尤其是患者过去听过的某首歌曲或歌曲片段。

不用说,自动无人驾驶汽车一定是酷毙了。 不过,在它正以科幻魅力牢牢占据媒体的头版时,也大力推动基于传感器的尖端技术的发展,科研人员正致力于将它变得更为安全和高效。这是因为自动无人驾驶汽车主要依赖轻型雷达传感器,它能发出激光探测附近的物体以确定距离,然后以 3D 形式绘制车辆周围环境。轻型雷达比普通雷达的探测距离近得多,不过更短的波长能令分辨率大大提高。很多自动驾驶汽车使用一种能在视野范围内每秒扫描 220 万个数据点的轻型雷达传感器,并精确定位远达 120 米的物体位置,精确到厘米。

 

在自动驾驶汽车的案例中,无线通信使车辆之间保持联系,并可以监测包括行人和骑行者在内的周围环境,从而提高了安全性。最早在 2017 年秋,美国联邦交通部门可能要求所有的新车安装支持传感器的车对车(即 V2V)通信技术。

  1. 进入传感器视界

传感器可增强我们观察及分析周围世界的能力。想象与实现之间的区别就在于传感器所检测到的内容。

在城市生活绝非易事。 这里嘈杂、拥挤,压力大。但是情况并非始终如此。在城市环境下,传感器在维护健康和减少压力方面大有可为。例如,伦敦的企业家正在进行基于传感器的监测系统实验,该系统旨在帮助那些持续暴露在飞机噪声下的人们,据说飞机噪声容易导致心血管疾病。该系统从机场附近的传感器网络收集噪声数据,提请公众注意长期暴露在飞机引擎轰鸣声中可能导致的健康风险。实验的发起人表示,他们希望用收集到的证据来阻止希斯罗 (Heathrow) 机场修建第三条飞机跑道。

 

不过,进行最大也是最具未来气息项目的城市或许根本不是个城市。“创新、测试和评估中心”(CITE) 是一个位于新墨西哥州沙漠的人造城市,位于墨西哥边境北部约 60 英里处。CITE 由 Pegasus Global Holdings 构建,旨在模拟人口为 35000、面积大约为 15 平方英里的普通美国城镇。里边有高耸的办公大楼、狭窄的巷子、公园、房屋、教堂,模拟的州际公路,加油站,以及绰号为“大盒子”的大型连锁商店。只不过里面没人居住。

 

CITE 的目标是提供一个机会在真实环境下进行大规模、互连的基于传感器的科技实验。这些实验将围绕着智能运输系统(例如启用人工智能的交通管理和充斥着无人驾驶快递车辆的道路)、替代能源发电(包括太阳能和地热)、智能电网技术等方面开展,还在数据收集、传感器、公共监控、安全和计算机系统方面进行实验。

 

“我们正尝试建立一个可扩展、基于传感器的沉浸式操作环境,它将体现一个系统如何影响另一个系统的涟漪效应,”Brumley 说。“一旦您将所有对象都连接起来,一切就变得非常有趣。”

 

无论是在保健、城市规划还是交通方面,传感器正在全球高效的新时代(注重学习和预测的机器时代)发挥着重要作用。随着更多的设备通过传感器焕发了第二春而且提升了效率,那么下一代的工程师、创新者和艺术家的使命是:发掘由数据构成的世界所给予的几乎无限的机会。通过监测和汇集传感器产生的海量数据,我们能够做出更明智的决策,让生活更健康、更惬意。