萬(wàn)億傳感器革命提升社會(huì)公共服務(wù)

　　2013年，傳感器受到全社會(huì)新的關(guān)注，許多國(guó)家開(kāi)始提出“萬(wàn)億傳感器”的口號(hào)。

　　美國(guó):首先提出“萬(wàn)億傳感器革命”

　　“萬(wàn)億傳感器革命”這一說(shuō)法，最初出現(xiàn)在美國(guó)的產(chǎn)學(xué)聯(lián)合會(huì)議“萬(wàn)億傳感器峰會(huì)(TSensors Summit)”上。

　　該會(huì)議由仙童半導(dǎo)體公司副總裁Janusz Bryzek、加州大學(xué)圣地亞哥分校工學(xué)院院長(zhǎng)Albert P. Pisano等共同主持。支持并參加該會(huì)議的有來(lái)自ICT(信息通信技術(shù))、零部件(半導(dǎo)體、電子部件)行業(yè)，以及大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)的眾多著名企業(yè)和組織。

　　會(huì)議提出“萬(wàn)億個(gè)傳感器覆蓋地球(Trillion Sensors Universe)”計(jì)劃，旨在推動(dòng)社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施和公共服務(wù)中每年使用1萬(wàn)億個(gè)傳感器(圖1)。1萬(wàn)億，這個(gè)數(shù)字相當(dāng)于目前全球傳感器市場(chǎng)需求的100倍?？梢灶A(yù)見(jiàn)，不久的將來(lái)，我們身邊將到處布滿(mǎn)傳感器。

　　10年后，傳感器數(shù)量將突破1萬(wàn)億個(gè);再過(guò)10年，會(huì)達(dá)到數(shù)10萬(wàn)億個(gè)。

　　日本:啟動(dòng)多項(xiàng)“傳感器”大規(guī)模應(yīng)用計(jì)劃

　　社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施老化、老齡人口增加，再加上資源與糧食的不足……日本未來(lái)需要應(yīng)對(duì)的社會(huì)公共服務(wù)問(wèn)題很多。2013年4月，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省啟動(dòng)了“傳感器技術(shù)在社會(huì)公共服務(wù)中的應(yīng)用開(kāi)發(fā)項(xiàng)目”，項(xiàng)目?jī)?nèi)容涉及對(duì)建造使用10年以上的橋梁及道路等進(jìn)行維護(hù)管理、改善農(nóng)作物栽培環(huán)境、通過(guò)測(cè)量人類(lèi)體征信息及時(shí)發(fā)現(xiàn)疾病等。

　　2013年7月，日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)公布了該項(xiàng)目委托研究機(jī)構(gòu)。其中，社會(huì)以及工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域由日本納米光電工學(xué)推進(jìn)機(jī)構(gòu)、NEC、日本首都高速道路技術(shù)中心牽頭;農(nóng)業(yè)領(lǐng)域由日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所、松下等牽頭;醫(yī)療健康領(lǐng)域則由日本NMEMS技術(shù)研究機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)，并計(jì)劃2014年4月成立專(zhuān)門(mén)項(xiàng)目組，通過(guò)計(jì)算機(jī)解析來(lái)自傳感器采集的大量數(shù)據(jù)。

　　2013年6月14日，日本內(nèi)閣會(huì)議通過(guò)了日本未來(lái)IT戰(zhàn)略《打造全世界最先進(jìn)的IT國(guó)家宣言》，宣言提出“2020年度前利用傳感器對(duì)日本20%的重要基礎(chǔ)設(shè)施及老化基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行檢測(cè)和維修”、“對(duì)醫(yī)療護(hù)理及生活救助服務(wù)的相關(guān)傳感器技術(shù)及機(jī)器人(49.100, -0.58, -1.17%)技術(shù)等進(jìn)行開(kāi)發(fā)驗(yàn)證與商用化”等目標(biāo)。

　　未來(lái)社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施的核心為傳感器與執(zhí)行器

　　廣義上的社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施具體包括:(1)大樓、住宅、橋梁、水壩等建筑的管理及安全保障;(2)鐵路、船舶、飛機(jī)及汽車(chē)等交通工具的安全保障;(3)人類(lèi)健康管理及老齡人口護(hù)理;(4)提高農(nóng)業(yè)及畜牧等第一產(chǎn)業(yè)的效率;(5)能源相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的維護(hù)等。

　　上圖中的藍(lán)色物體為日本富士電機(jī)的振動(dòng)傳感器，左下是安裝這一傳感器的該公司大樓;中間的社會(huì)公共服務(wù)元件是日本豐橋技術(shù)科學(xué)大學(xué)的土壤養(yǎng)分傳感器，箭頭對(duì)應(yīng)的是安裝這一傳感器的農(nóng)田;右邊的社會(huì)公共服務(wù)元件為德國(guó)不來(lái)梅大學(xué)(University of Bremen)可對(duì)人體神經(jīng)等產(chǎn)生作用的電極，箭頭對(duì)應(yīng)的為日本羅姆公司用近紅外線(xiàn)圖像傳感器拍攝的人的手指。

　　不管是哪個(gè)領(lǐng)域，未來(lái)的系統(tǒng)構(gòu)成大體上相同(圖2)。首先，要在作為對(duì)象的基礎(chǔ)設(shè)施上安裝用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來(lái)的無(wú)數(shù)個(gè)傳感器，用來(lái)收集關(guān)于基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)的數(shù)據(jù)。然后根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)，評(píng)估基礎(chǔ)設(shè)施的使用狀態(tài)，并在必要的情況下發(fā)出警報(bào)，或是進(jìn)行恰當(dāng)?shù)恼{(diào)控。比如，監(jiān)控橋梁及建筑時(shí)，利用光纖傳感器及加速度傳感器來(lái)采集建筑的數(shù)據(jù)，并運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法來(lái)解析是否存在異常，如果有問(wèn)題就發(fā)出警報(bào)。

　　這樣的系統(tǒng)被稱(chēng)作傳感器網(wǎng)絡(luò)或物聯(lián)網(wǎng)。這一概念很早以前就有，但是并未得到真正普及?，F(xiàn)在，因傳感器大規(guī)模應(yīng)用，情況正在發(fā)生轉(zhuǎn)變。

　　技術(shù)環(huán)境的不斷完善，也將加速傳感器的使用。智能手機(jī)因配置了加速度傳感器及無(wú)線(xiàn)通信模塊，而變得非常易于使用。通信技術(shù)方面，除了WLAN、藍(lán)牙之外，還有一些國(guó)家規(guī)劃出920MHz波段等，無(wú)線(xiàn)通信方式的選擇越來(lái)越多。數(shù)據(jù)分析技術(shù)也因?yàn)榇髷?shù)據(jù)的用途增加而快速發(fā)展。

　　同時(shí)，隨著“開(kāi)放數(shù)據(jù)”管理辦法上的成熟，開(kāi)放數(shù)據(jù)與傳感器數(shù)據(jù)想結(jié)合分析，將賦予解析結(jié)果更多附加值。開(kāi)放數(shù)據(jù)是指氣象數(shù)據(jù)、城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、人口動(dòng)態(tài)等。云計(jì)算匯集傳感器采集的數(shù)據(jù)，與開(kāi)放數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合比照，經(jīng)過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行解析之后，可提升各項(xiàng)分析的精準(zhǔn)度。

　　可以說(shuō)，社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施、社會(huì)公共服務(wù)之中，傳感器系統(tǒng)將因廣泛的感應(yīng)與強(qiáng)大的計(jì)算能力，被大規(guī)模采用。