傳感器進(jìn)入智能時(shí)代，AI、融合……這些變化要關(guān)注！

傳感器的應(yīng)用越來(lái)越普遍，從我們當(dāng)前隨時(shí)隨地在線(xiàn)的生活狀態(tài)來(lái)看，傳感器已經(jīng)不再是傳統(tǒng)的被動(dòng)元件或器件——它們不僅僅限于感知和讀取周?chē)h(huán)境的信號(hào)，而是往往需要在更為自動(dòng)化的運(yùn)行模式下，保證更高的精確性，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的性能、智能體驗(yàn)，并降低能耗。也就是說(shuō)，從我們未來(lái)智能生活的愿景來(lái)看，傳感器不僅僅是智能應(yīng)用中不可缺少的部件，更大的意義在于——它自身的智能化迭代，對(duì)整體系統(tǒng)的智能程度、能耗以及用戶(hù)體驗(yàn)，都具有關(guān)鍵作用。

時(shí)逢首屆意法半導(dǎo)體（ST）傳感器峰會(huì)在北京召開(kāi)，<與非網(wǎng)>在此期間采訪(fǎng)了意法半導(dǎo)體亞太區(qū)模擬器件、MEMS和傳感器產(chǎn)品部 (AMS) MEMS及影像傳感器子產(chǎn)品部市場(chǎng)及應(yīng)用副總裁、智能手機(jī)創(chuàng)新中心負(fù)責(zé)人Davide BRUNO，意法半導(dǎo)體MEMS傳感器產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理Francesco BIANCHI，意法半導(dǎo)體影像傳感器總監(jiān)Marc VASSEUR，意法半導(dǎo)體中國(guó)區(qū)MEMS傳感器市場(chǎng)與技術(shù)應(yīng)用總監(jiān)許永剛 (Vincent XU)，意法半導(dǎo)體中國(guó)區(qū)影像傳感器市場(chǎng)與技術(shù)應(yīng)用資深經(jīng)理連宗海 (Jm LEANG)，就智能傳感器未來(lái)的技術(shù)趨勢(shì)、應(yīng)用前景，包括融入AI特性、在汽車(chē)等關(guān)鍵領(lǐng)域的創(chuàng)新方向等，進(jìn)行了深入探討。

如何定義智能傳感器？

ST如何定義智能傳感器？Davide表示，智能傳感器不再是簡(jiǎn)單地內(nèi)嵌代碼處理功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在傳感器上的處理。結(jié)合使用場(chǎng)景來(lái)看，比如在消費(fèi)電子領(lǐng)域的智能手表、智能手環(huán)等設(shè)備中，通過(guò)傳感器已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的邊緣計(jì)算。這對(duì)于產(chǎn)品的功能來(lái)說(shuō)是加分項(xiàng)，是產(chǎn)品表現(xiàn)能力和性能的提升。

對(duì)于智能傳感器來(lái)說(shuō)，要做到對(duì)周?chē)h(huán)境的感知，而不只是降低整個(gè)設(shè)備的能耗或成本。智能傳感器必須要能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立的決策，也就是對(duì)收集到的一些數(shù)據(jù)，能夠在不依賴(lài)微控制器（不論是節(jié)點(diǎn)級(jí)別的次微控制器，還是主SoC）的情況下，進(jìn)行獨(dú)立決策。

他進(jìn)一步解釋說(shuō)，ST對(duì)智能傳感器的理念，是能夠自動(dòng)分析數(shù)據(jù)、在邊緣處理數(shù)據(jù)，并根據(jù)特定應(yīng)用的需求，自動(dòng)采取干預(yù)行為，并確保所需的精確度，從而讓終端應(yīng)用變得更為豐富，這個(gè)理念可以延伸到ST所有類(lèi)型的MEMS和圖像傳感器等產(chǎn)品中。此外，ST也在通過(guò)引入新技術(shù)、新功能，進(jìn)一步豐富其智能傳感器版圖，比如最新推出的ISPU，就是一款嵌入DSP的IMU設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)了AI能力。

智能傳感器如何擁抱AI？

AI是當(dāng)前最顯著的科技浪潮，對(duì)于ST來(lái)說(shuō)，如何在智能傳感器設(shè)計(jì)中融入AI？如何定義未來(lái)的相關(guān)產(chǎn)品？

事實(shí)上，ST約在2019年就推出了配備機(jī)器學(xué)習(xí)功能的傳感器，可以說(shuō)是市場(chǎng)上首家推出這類(lèi)產(chǎn)品的企業(yè)。

Francesco表示，對(duì)于人工智能而言，最重要的一點(diǎn)是數(shù)據(jù)處理，但同時(shí)，也要考慮數(shù)據(jù)的收集。ISPU是ST目前跨向人工智能領(lǐng)域的最大一步，通過(guò)ISPU，可以助力客戶(hù)實(shí)現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)端、以及人工智能算法解決方案的打造。此外，由于人工智必須仰賴(lài)于數(shù)據(jù)才能工作，因此可以說(shuō)，vAFE為人工智能與外部傳感器互聯(lián)互通打開(kāi)了一扇新的大門(mén)。通過(guò)vAFE，客戶(hù)能夠有效連接到ISPU或傳感器，從而能夠更好地使用處理邏輯，更好地嫁接和外部模擬器件之間的聯(lián)系。這其中非常重要的是，所有數(shù)據(jù)的處理都可以在ISPU本地完成，從而能夠提供更多的信息和原數(shù)據(jù)，幫助客戶(hù)通過(guò)數(shù)據(jù)方式執(zhí)行更多任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)解決方案的系統(tǒng)化升級(jí)和優(yōu)化。

Francesco補(bǔ)充，ST智能傳感器會(huì)更加強(qiáng)大。數(shù)據(jù)分區(qū)處理是傳感器領(lǐng)域當(dāng)前實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)的可持續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)之一，也就是說(shuō)，對(duì)傳感器和微控制器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)分區(qū)，傳感器上執(zhí)行和運(yùn)行特定級(jí)別的數(shù)據(jù)處理（比如簡(jiǎn)單或中等難度數(shù)據(jù)），比較復(fù)雜的算法和強(qiáng)度密集的數(shù)據(jù)則留給MCU。通過(guò)這一方法，傳感器能夠做出更智能的判斷和動(dòng)作，有助于降低系統(tǒng)功耗，并且保護(hù)數(shù)據(jù)隱私。

智能傳感器如何滿(mǎn)足汽車(chē)新需求？

當(dāng)前，汽車(chē)市場(chǎng)的電動(dòng)化、智能化，正蘊(yùn)藏著巨大的發(fā)展機(jī)會(huì)。Davide表示，ST也由此獲得了更多機(jī)會(huì)，比如通過(guò)面部識(shí)別的方式打開(kāi)車(chē)門(mén)，可以省去車(chē)鑰匙的操作步驟；停車(chē)后能夠監(jiān)測(cè)異常，遇到碰撞等情況可以主動(dòng)激活包括視頻記錄儀在內(nèi)的系統(tǒng)，并給車(chē)主手機(jī)發(fā)送提醒信息；此外還有占位識(shí)別和姿勢(shì)辨別，比如有人潛伏在車(chē)輛附近且行動(dòng)可疑，首先占位識(shí)別傳感器會(huì)檢測(cè)到這一情況，其次融入了AI功能的全球快門(mén)(global shutter)和姿勢(shì)識(shí)別傳感器則能夠進(jìn)一步識(shí)別這種可疑行為，并決定是否給車(chē)主發(fā)送提醒信息。他強(qiáng)調(diào)，越來(lái)越多的新應(yīng)用和新技術(shù)正在汽車(chē)上出現(xiàn)，ST通過(guò)整合多款傳感器，并進(jìn)行傳感器融合分析，有助于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新功能。

連宗海認(rèn)為，當(dāng)前汽車(chē)行業(yè)很多增長(zhǎng)潛力來(lái)自于DMS和OMS。首先DMS是大部分國(guó)家法律法規(guī)的要求，很多汽車(chē)也會(huì)將DMS作為主要賣(mài)點(diǎn)來(lái)闡述安全性、以及和競(jìng)品的差異性。其次，OMS也是汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。汽車(chē)已經(jīng)不再是傳統(tǒng)的車(chē)，而是辦公空間和居家空間融合的延伸品。車(chē)內(nèi)有各種大屏、小屏，涉及多屏互動(dòng)，是人的體驗(yàn)文化的提升。車(chē)內(nèi)有了OMS系統(tǒng)，可以幫助計(jì)算乘客數(shù)量，從而適當(dāng)調(diào)節(jié)車(chē)內(nèi)溫度，調(diào)整空調(diào)氣流方向。

許永剛分享了運(yùn)動(dòng)傳感器在車(chē)內(nèi)的創(chuàng)新應(yīng)用。伴隨著電動(dòng)化的趨勢(shì)，汽車(chē)增加了更多功能，比如自動(dòng)導(dǎo)航，它需要很高精度的陀螺儀；還有零重力座椅，底盤(pán)，需要集成傳感器；熱泵空調(diào)需要通過(guò)氣壓計(jì)傳感器，來(lái)監(jiān)控氣流、氣壓；RNC（路噪消除）功能，可以通過(guò)傳感器消除從路面、車(chē)底盤(pán)傳來(lái)的噪音，實(shí)現(xiàn)更好的駕乘體驗(yàn)。類(lèi)似這些新的功能和應(yīng)用，ST都可以提供相關(guān)產(chǎn)品和支持。

Francesco補(bǔ)充了ADAS應(yīng)用方面的超級(jí)傳感器技術(shù)，目前已在汽車(chē)行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。因?yàn)槠?chē)主機(jī)廠(chǎng)希望通過(guò)高精度傳感器來(lái)滿(mǎn)足ADAS要求，ST可以通過(guò)將來(lái)自于多個(gè)高精度傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，從而形成超級(jí)傳感器來(lái)賦能ADAS性能。

多樣傳感器技術(shù)助力工業(yè)智能化升級(jí)

工業(yè)市場(chǎng)一直是傳感器非常重要的應(yīng)用領(lǐng)域，多年來(lái)，ST致力于通過(guò)大量的產(chǎn)品組合滿(mǎn)足市場(chǎng)發(fā)展需求。Francesco表示，ST在工業(yè)領(lǐng)域見(jiàn)證了傳感器逐步加持和增強(qiáng)人機(jī)協(xié)作，從而實(shí)現(xiàn)了更高的工作效率。就這一方面而言，ST的運(yùn)動(dòng)傳感器在工業(yè)領(lǐng)域擁有廣闊的產(chǎn)品線(xiàn)，并且是長(zhǎng)生命周期的項(xiàng)目在運(yùn)作。也就是說(shuō)，所有傳感器設(shè)備，從銷(xiāo)售的第一天開(kāi)始到接下來(lái)的十年，ST都能夠維持它的有效使用和運(yùn)營(yíng)的，從而應(yīng)對(duì)工業(yè)市場(chǎng)的特殊需求。

在具體應(yīng)用中，例如寬間隙的加速儀器產(chǎn)品，能夠更好地捕捉發(fā)動(dòng)機(jī)異常震動(dòng)數(shù)據(jù)，通過(guò)捕捉到這樣的細(xì)微信號(hào)，可以幫助客戶(hù)做好預(yù)測(cè)性維護(hù)，從而避免對(duì)設(shè)備本身甚至生產(chǎn)線(xiàn)造成危害。

還有工業(yè)傾角計(jì)，可以長(zhǎng)時(shí)間地穩(wěn)定使用，從而測(cè)量極為微小的角度變化。比如建筑方面，用來(lái)進(jìn)行包括表面沉降、深層位移等監(jiān)測(cè)。此外還有適用于機(jī)器人、以及醫(yī)療相關(guān)行業(yè)的解決方案和產(chǎn)品等等。僅在運(yùn)動(dòng)傳感器方面，ST就有全方位的產(chǎn)品組合來(lái)滿(mǎn)足工業(yè)市場(chǎng)需求。

Marc分享了影像傳感器在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。他表示，ST的影像傳感器最初是通用產(chǎn)品，之后逐漸延伸到多個(gè)行業(yè)。除了在工業(yè)領(lǐng)域提供長(zhǎng)生命周期的保障服務(wù)，這些標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品也以通用形式用在專(zhuān)門(mén)的使用領(lǐng)域。所謂的 “消費(fèi)級(jí)工業(yè)” 就是消費(fèi)和工業(yè)市場(chǎng)的混合，比如清潔機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人，還包括一些家電產(chǎn)品等，都是介于工業(yè)和消費(fèi)之間的混合市場(chǎng)，ST通過(guò)飛行時(shí)間傳感器（ToF）、全球快門(mén)傳感器等相關(guān)產(chǎn)品提供支持。此外，工業(yè)應(yīng)用還有一些特殊應(yīng)用場(chǎng)景，比如靠近危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)的距離傳感器等等，需要多樣化的傳感器技術(shù)支持。

寫(xiě)在最后

面對(duì)各行各業(yè)智能升級(jí)需求，智能傳感器的重要性越來(lái)越凸顯。一直以來(lái)，傳感器作為連接模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間的橋梁，為智能感知貢獻(xiàn)了巨大力量。下一步，傳感器本身將在智能化方向進(jìn)行升級(jí)，不論是融入AI功能、還是多傳感器融合、或是從更高安全、更低能耗角度的改進(jìn)，將有助于整體系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更為自主的決策，并且更快捷、節(jié)能地推進(jìn)全產(chǎn)業(yè)智能化升級(jí)。