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，許多國家開(kāi)始提出“萬(wàn)億傳感器”的口號。

　　美國: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，最初出現在美國的產(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(cháng)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(半導體、電子部件)行業(yè)，以及大學(xué)和研究機構的眾多著(zhù)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)”計劃，旨在推動(dòng)社會(huì )基礎設施和公共服務(wù)中每年使用1萬(wàn)億個(gè)傳感器(圖1)。1萬(wàn)億，這個(gè)數字相當于目前全球傳感器市場(chǎng)需求的100倍?？梢灶A見(jiàn)，不久的將來(lái)，我們身邊將到處布滿(mǎn)傳感器。

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

　　日本:啟動(dòng)多項“傳感器”大規模應用計劃

　　社會(huì )基礎設施老化、老齡人口增加，再加上資源與糧食的不足……日本未來(lái)需要應對的社會(huì )公共服務(wù)問(wèn)題很多。2013年4月，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省啟動(dòng)了“傳感器技術(shù)在社會(huì )公共服務(wù)中的應用開(kāi)發(fā)項目”，項目?jì)热萆婕皩ㄔ焓褂?0年以上的橋梁及道路等進(jìn)行維護管理、改善農作物栽培環(huán)境、通過(guò)測量人類(lèi)體征信息及時(shí)發(fā)現疾病等。

　　2013年7月，日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機構(NEDO)公布了該項目委托研究機構。其中，社會(huì )以及工業(yè)基礎設施領(lǐng)域由日本納米光電工學(xué)推進(jìn)機構、NEC、日本首都高速道路技術(shù)中心牽頭;農業(yè)領(lǐng)域由日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所、松下等牽頭;醫療健康領(lǐng)域則由日本NMEMS技術(shù)研究機構負責，并計劃2014年4月成立專(zhuān)門(mén)項目組，通過(guò)計算機解析來(lái)自傳感器采集的大量數據。

　　2013年6月14日，日本內閣會(huì )議通過(guò)了日本未來(lái)IT戰略《打造全世界最先進(jìn)的IT國家宣言》，宣言提出“2020年度前利用傳感器對日本20%的重要基礎設施及老化基礎設施進(jìn)行檢測和維修”、“對醫療護理及生活救助服務(wù)的相關(guān)傳感器技術(shù)及機器人(49.100, -0.58, -1.17%)技術(shù)等進(jìn)行開(kāi)發(fā)驗證與商用化”等目標。

　　未來(lái)社會(huì )基礎設施的核心為傳感器與執行器

　　廣義上的社會(huì )基礎設施具體包括:(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理;(4)提高農業(yè)及畜牧等第一產(chǎn)業(yè)的效率;(5)能源相關(guān)基礎設施的維護等。

　　上圖中的藍色物體為日本富士電機的振動(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)的土壤養分傳感器，箭頭對應的是安裝這一傳感器的農田;右邊的社會(huì )公共服務(wù)元件為德國不來(lái)梅大學(xué)(University of Bremen)可對人體神經(jīng)等產(chǎn)生作用的電極，箭頭對應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)的系統構成大體上相同(圖2)。首先，要在作為對象的基礎設施上安裝用網(wǎng)絡(luò )聯(lián)接起來(lái)的無(wú)數個(gè)傳感器，用來(lái)收集關(guān)于基礎設施狀態(tài)的數據。然后根據采集到的數據，評估基礎設施的使用狀態(tài)，并在必要的情況下發(fā)出警報，或是進(jìn)行恰當的調控。比如，監控橋梁及建筑時(shí)，利用光纖傳感器及加速度傳感器來(lái)采集建筑的數據，并運用數理統計方法來(lái)解析是否存在異常，如果有問(wèn)題就發(fā)出警報。

　　這樣的系統被稱(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在，因傳感器大規模應用，情況正在發(fā)生轉變。

　　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、藍牙之外，還有一些國家規劃出920MHz波段等，無(wú)線(xiàn)通信方式的選擇越來(lái)越多。數據分析技術(shù)也因為大數據的用途增加而快速發(fā)展。

　　同時(shí)，隨著(zhù)“開(kāi)放數據”管理辦法上的成熟，開(kāi)放數據與傳感器數據想結合分析，將賦予解析結果更多附加值。開(kāi)放數據是指氣象數據、城市基礎數據、人口動(dòng)態(tài)等。云計算匯集傳感器采集的數據，與開(kāi)放數據進(jìn)行結合比照，經(jīng)過(guò)大數據技術(shù)進(jìn)行解析之后，可提升各項分析的精準度。

　　可以說(shuō)，社會(huì )基礎設施、社會(huì )公共服務(wù)之中，傳感器系統將因廣泛的感應與強大的計算能力，被大規模采用。