本文來(lái)自微信公眾號(hào)“電子發(fā)燒友網(wǎng)”，作者/李彎彎。
AI傳感器是一種能夠感知和測(cè)量環(huán)境物理量的設(shè)備，如溫度、濕度、光照強(qiáng)度、壓力等，并將這些物理量轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)通信接口將數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)或其他設(shè)備。與傳統(tǒng)的傳感器相比，AI傳感器不僅具有更高的測(cè)量精度，還具備更高的智能化程度，能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和決策。
AI傳感器讓智能硬件感知更精準(zhǔn)
AI傳感器的應(yīng)用非常廣泛，其高精度測(cè)量和智能化處理的能力使得智能硬件能夠更好地感知和理解環(huán)境，從而提供更加精準(zhǔn)和智能的服務(wù)。
在智能家居領(lǐng)域，AI傳感器被廣泛應(yīng)用于家庭自動(dòng)化系統(tǒng)中。例如，通過(guò)溫濕度傳感器和人體識(shí)別傳感器，智能空調(diào)可以自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度和風(fēng)向，為家庭成員提供舒適的居住環(huán)境。同時(shí)，門(mén)窗傳感器和安防傳感器則可以實(shí)現(xiàn)家庭安全監(jiān)控和報(bào)警功能，保障家庭安全。
在機(jī)器人領(lǐng)域，AI傳感器是機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航、物體識(shí)別和人機(jī)交互等功能的關(guān)鍵部件。例如，通過(guò)激光雷達(dá)和深度相機(jī)等傳感器，機(jī)器人可以精確感知周?chē)h(huán)境，實(shí)現(xiàn)自主避障和路徑規(guī)劃。同時(shí)，語(yǔ)音識(shí)別和面部識(shí)別等傳感器則可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與人類(lèi)的自然交互，提升用戶(hù)體驗(yàn)。
在可穿戴設(shè)備領(lǐng)域，AI傳感器也發(fā)揮著重要作用。例如，智能手表和智能手環(huán)中的心率傳感器和運(yùn)動(dòng)傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用戶(hù)的健康狀況和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，為用戶(hù)提供個(gè)性化的健康管理和運(yùn)動(dòng)建議。
此外，在自動(dòng)駕駛汽車(chē)、無(wú)人機(jī)、智能工廠(chǎng)等領(lǐng)域，AI傳感器也發(fā)揮著不可或缺的作用。它們通過(guò)精確感知和測(cè)量環(huán)境信息，為這些智能硬件提供決策依據(jù)和控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)更加智能和高效的工作。
今年1月的CES 2024展覽會(huì)期間，全球知名床墊品牌慕思展示了一款T11 Pro智能床墊，據(jù)稱(chēng)能夠分析用戶(hù)的睡眠習(xí)慣、地理位置、年齡，并通過(guò)AI檢測(cè)用戶(hù)潛在的慢性健康問(wèn)題。
這款床墊內(nèi)置了23個(gè)AI傳感器，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用戶(hù)睡眠狀況，并于次日早晨提供睡眠報(bào)告。同時(shí)，當(dāng)用戶(hù)睡覺(jué)時(shí)，床墊內(nèi)置的傳感器會(huì)通過(guò)氣囊、支撐材料來(lái)根據(jù)用戶(hù)的不同體型、不同睡姿，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)肩部、背部、腰部、臀部和腿部等各身體部位的軟硬度支撐。
目前，AI傳感器在全球各地都已經(jīng)應(yīng)用普遍，如在英國(guó)，位于考文垂的百事可樂(lè)工廠(chǎng)使用經(jīng)過(guò)大量音頻數(shù)據(jù)訓(xùn)練的AI傳感器，來(lái)檢測(cè)包括傳送帶和軸承的磨損在內(nèi)的多種故障。
國(guó)內(nèi)外廠(chǎng)商積極布局
國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有不少?gòu)S商在AI傳感器方面布局，如國(guó)際廠(chǎng)商ST，2019年ST就推出了集成自家ML內(nèi)核的傳感器，也正式開(kāi)啟了其在AI傳感器上的生態(tài)布局。
通常在一個(gè)端側(cè)系統(tǒng)中，會(huì)需要用到傳感器、MCU和其他一些連接的功能。傳感器負(fù)責(zé)采集真實(shí)物理世界的信號(hào)以及人體的相關(guān)信息，然后負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)傳遞到MCU中進(jìn)行計(jì)算。MCU通過(guò)對(duì)于數(shù)據(jù)的計(jì)算分析，然后產(chǎn)出控制信號(hào)給到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。ST認(rèn)為，智能傳感器必須要能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立的決策——通過(guò)它收集到的一些數(shù)據(jù)，能夠不依賴(lài)微控制器獨(dú)立做出決策。
2019年ST推出的MLC，在傳感器內(nèi)部增加一個(gè)可重新配置的單元，該單元可以通過(guò)寄存器重新配置，運(yùn)行一些簡(jiǎn)單的AI模型。2023年ST帶來(lái)了一個(gè)更新的產(chǎn)品類(lèi)型ISPU，ISPU是集成在傳感器的ASIC中的一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于機(jī)器學(xué)習(xí)和處理器的DSP，可采用專(zhuān)用指令集進(jìn)行編程，能夠運(yùn)行1位NN精度的AI算法。ISPU能夠在邊緣自動(dòng)分析處理數(shù)據(jù)，并根據(jù)特定應(yīng)用的需求，采取干預(yù)行為，并確保所需的精確度。
博世在AI傳感器領(lǐng)域也已經(jīng)推出多款產(chǎn)品，在智能家居領(lǐng)域，博世推出了如BMV080等超小型顆粒物（PM2.5）傳感器。這種傳感器體積小巧，能夠準(zhǔn)確測(cè)量PM2.5濃度，并提供可操作的數(shù)據(jù)。其獨(dú)特的無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了靜音和無(wú)需維護(hù)的特點(diǎn)，特別適用于居家和辦公環(huán)境。
此外，博世還推出了可編程人工智能傳感器，如BHI380和BHI360。這些傳感器結(jié)合了高性能功耗比和一流的軟件算法，易于集成，并為可穿戴設(shè)備提供了定制化的健身管理功能。BHI360更是市場(chǎng)上最小的雙核可編程IMU傳感器，它集成了傳感器融合庫(kù)，可實(shí)現(xiàn)帶有頭部方向檢測(cè)的3D音頻效果，并提供個(gè)性化聲音體驗(yàn)和簡(jiǎn)單的手勢(shì)識(shí)別。
另外，博世的氣體傳感器如BME688也備受關(guān)注。這款傳感器具有集成的高線(xiàn)性度和高精度壓力、濕度和溫度傳感器，適用于空氣質(zhì)量檢測(cè)和氣體掃描等多種應(yīng)用。它提供了空氣質(zhì)量指數(shù)（IAQ）、bVOC-和CO2-當(dāng)量（ppm）以及氣體掃描結(jié)果（%）等輸出數(shù)據(jù)處理功能，為環(huán)境監(jiān)測(cè)和智能家居提供了有力的支持。
在國(guó)內(nèi)，早前商湯也提出，AI軟件與CMOS圖像傳感器硬件的融合，將是智能手機(jī)影像能力持續(xù)提升的破題之道。早在2019年，商湯就與全球領(lǐng)先的圖像傳感器廠(chǎng)商開(kāi)展緊密合作，將AI算法和傳感器硬件直接融合，并已經(jīng)完成多款產(chǎn)品，在多款高端旗艦手機(jī)成功落地。
該公司指出，融入了AI技術(shù)的CMOS圖像傳感器，可以最大化地發(fā)揮原始光信號(hào)的價(jià)值。在設(shè)備獲取視覺(jué)信號(hào)的伊始，AI傳感器就可以進(jìn)行優(yōu)化和處理，增強(qiáng)真實(shí)世界感知、提高圖像和視頻的質(zhì)量、豐富內(nèi)容細(xì)節(jié)，同時(shí)最大限度地降低了設(shè)備功耗，并增強(qiáng)了數(shù)據(jù)安全性。
思特威在AI傳感器領(lǐng)域也有著顯著的成果。去年8月，思特威正式推出4MP和2MP兩款全新升級(jí)AI系列CMOS圖像傳感器新品——SC431AI和SC231AI。作為AIoT及安防應(yīng)用主流規(guī)格分辨率產(chǎn)品，兩款產(chǎn)品均搭載思特威全性能升級(jí)技術(shù)SmartClarity®-3，集更優(yōu)異的夜視全彩成像、高溫成像、低功耗性能優(yōu)勢(shì)于一身，可更好賦能家用IPC、AIoT終端等智能無(wú)線(xiàn)攝像頭和多攝像頭解決方案。
今年初，思特威在智慧安防領(lǐng)域重磅推出了三款全新升級(jí)AI系列圖像傳感器新品，作為安防行業(yè)2MP至8MP主流分辨率產(chǎn)品，三款背照式新品搭載思特威SmartClarity®-3技術(shù)和Lightbox IR®技術(shù)，帶來(lái)更加出色的夜視全彩成像表現(xiàn)，可滿(mǎn)足各類(lèi)智能安防應(yīng)用的升級(jí)需求。
寫(xiě)在最后
可以看到，在現(xiàn)代科技領(lǐng)域中，AI傳感器扮演著至關(guān)重要的角色，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如智能手機(jī)、智能家居、可穿戴設(shè)備、機(jī)器人等。在過(guò)去這些年中，國(guó)內(nèi)外企業(yè)都在積極推進(jìn)AI傳感器的不斷創(chuàng)新和發(fā)展。未來(lái)隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用場(chǎng)景的不斷拓展，預(yù)計(jì)AI傳感器的功能和性能將會(huì)持續(xù)提升。
