小小傳感器 能否帶AI駛?cè)胨{(lán)海

　　螞蟻分泌信息素，蛤蚌吐出肉舌，蹬羚從震動中預(yù)知危險(xiǎn)……從低等生物到高等生物，“傳感”無處不在。

　　“進(jìn)化了千年的人眼，只需要幾個點(diǎn)的信息，就能判斷出這是不是個熟人?！钡聡斯ぶ悄苎芯恐行目茖W(xué)總監(jiān)菲利普·斯魯薩力克提到人類的這個普通能力時(shí)，覺得它很神秘。作為人工智能科學(xué)家，他到現(xiàn)在還沒能為古老的生物本能找到一個恰切的模型。

　　人工智能的“傳感”要從哪里更靠近“靈性”這種微妙的感覺?近日，蘋果公司發(fā)表了一篇新的人工智能論文，將光學(xué)雷達(dá)傳感器收集的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成3D測繪圖，引得傳感獲得的信息從純數(shù)據(jù)向三維立體邁進(jìn)了一步。盡管距離“靈性”還有相當(dāng)?shù)木嚯x，但這項(xiàng)研究仍能啟發(fā)人們將注意力聚焦于人機(jī)交互中信息獲取和處理的一端。

　　配備“初腦” 傳感器可以更智能

　　“阿爾法狗”的兩個遠(yuǎn)親最近也火了：一個是互聯(lián)網(wǎng)大會上展示“唇語識別”的搜狗中文“汪仔”;另一個是在深圳實(shí)現(xiàn)了無人駕駛公交的“阿爾法巴”。

　　前者打破定式思維，將語義識別的傳感器破天荒地改成了光學(xué)傳感，用圖像捕捉的信息判斷語言的溝通。后者車身上扁圓形的傳感器很是搶眼，“阿爾法巴”靠它感知道路、躲避障礙。

　　人類獲取信息，80%是通過眼睛;在人工智能捕獲信息的過程中，視覺傳感器也占據(jù)著相當(dāng)重要的地位——目前主要有雷達(dá)、視頻兩種方式。視頻相較于雷達(dá)來說，是整體展現(xiàn)，呈現(xiàn)情況不易受干擾，而雷達(dá)對周圍環(huán)境進(jìn)行3D建模，會比一般的照相攝像頭能包含更多深度信息。

　　“目前應(yīng)用的障礙傳感設(shè)備有微波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)等，也有通過捕捉視頻圖像的方法，”北京智能車聯(lián)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心技術(shù)人員畢超介紹，傳感設(shè)備會安裝在車輛側(cè)，也會安裝在道路側(cè)，要求無縫覆蓋，“就像手機(jī)和基站的關(guān)系，確保信號通暢?！?/p>

　　通暢是基礎(chǔ)，判斷是關(guān)鍵?！捌嚨乃俣纫鬅o人判斷和操作在毫秒之間，因此計(jì)算兩車之間、車路之間、車人之間的碰撞可能性必須要快?！碑叧f，信息的獲取、傳遞、計(jì)算、反饋等過程，需要一氣呵成。

　　具體地說，剎車或報(bào)警前，有許多計(jì)算——雷達(dá)獲取到三維點(diǎn)數(shù)據(jù)、識別障礙物、進(jìn)行障礙物前后兩頻對比，識別靜態(tài)還是動態(tài)。動態(tài)障礙物計(jì)算出運(yùn)動速度、結(jié)合無人駕駛汽車自身位置信息，計(jì)算出避障所需的最小安全距離，決定對策。

　　怎么才能更快一點(diǎn)?業(yè)內(nèi)嘗試著將數(shù)據(jù)中心“預(yù)處理”的部分前移到傳感器端?！拔覀冞M(jìn)行了智能傳感器的嘗試，”升哲科技高級工程師劉正中說，“原來傳感器具備收集信號的單一功能，但是信號需要在傳感器端和處理終端來回傳遞，這些需要時(shí)間也需要能源，如果傳感器能提前過濾掉一些不必要的信息，過程會精簡不少?！?/p>

　　也就是說，之前的傳感器是嚴(yán)格的手、眼、耳、鼻等感覺器官，現(xiàn)在的它們配備了小小的“初腦”?！斑@對于視頻類的傳感器非常有效，因?yàn)橐曨l的數(shù)據(jù)量太大了。”劉正中說。

　　“照相機(jī)我們已經(jīng)研究得很透了，雷達(dá)還需要繼續(xù)研究。我們也需要進(jìn)一步探索，什么樣的傳感器才能感知到，人類感到的這些微妙變化。”菲利普說。AI市場對于傳感器的需求在快速變化，亟待新型傳感器的更新?lián)Q代。

　　新材料和量子技術(shù) 讓傳感器突破極限

　　同樣心懷期待的，還有美國國家工程學(xué)院院士、斯坦福大學(xué)教授鮑哲南，她曾表示，“我們期待有新材料帶來顛覆性的技術(shù)。目前把外界的信號轉(zhuǎn)變成電信號的載體是脆性的，希望找到容易被壓縮、可以拉伸的新材料。我們還希望它有自愈性、可降解?！?/p>

　　有了新材料做基質(zhì)，將電子器件集成起來將成為柔性電子和人工皮膚。傳感器“硬朗”的形象將發(fā)生徹底改變，不僅可以隨意拉伸、彎曲和旋轉(zhuǎn)，在精確獲取觸感的同時(shí)，甚至可以出汗。

　　資料顯示，中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所日前就開發(fā)出一種超薄高像素柔性電子皮膚陣列。通過引入聚合物中空球納米結(jié)構(gòu)，傳感器對環(huán)境壓力展現(xiàn)出了超高的靈敏度，能探測到0.6Pa的低壓?！霸诓煌h(huán)境下拉扯揉折之后，仍能感受到外部壓力與溫度的變化，為了避免人體生理信號監(jiān)測中，體表溫度變化對器件的影響，科研人員還對傳感器進(jìn)行了溫度補(bǔ)償，進(jìn)而提高器件在實(shí)際應(yīng)用中的檢測精度?！边@項(xiàng)研究成果近期發(fā)表在《納米能源》上。

　　鮑哲南期待的變革與突破，也從另一個維度到來——量子科技引入光學(xué)傳感器的研究已經(jīng)可以達(dá)到應(yīng)用級別。

　　“可以突破現(xiàn)有傳感的速度與距離極限，”麻省理工學(xué)院進(jìn)行過關(guān)于單光子成像的研究，曾發(fā)表在《科學(xué)》雜志上，相關(guān)研究人員介紹，傳統(tǒng)的光學(xué)三維成像需要高強(qiáng)度光，而量子科技和三維成像的結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)平均每個像素只需要1個光子，比傳統(tǒng)的主動光成像方法的效率提高幾個數(shù)量級。

　　量子技術(shù)對光學(xué)成像的精確度、速度以及距離的提高是顛覆性的。從理論上說，無人駕駛汽車、甚至無人駕駛飛機(jī)可以實(shí)現(xiàn)了。由于它探測靈敏，甚至可以給細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞器裝上傳感，感知細(xì)胞活動。

　　如果說通訊互聯(lián)的規(guī)模是以人為載體的百億量級，物物互聯(lián)是以物為載體的萬億量級，那以細(xì)胞為載體的互聯(lián)將擁有超出人想象的潛力規(guī)模。

　　開拓市場的潛力 需要產(chǎn)業(yè)釋放

　　盡管傳感器在研究層面展現(xiàn)出引領(lǐng)AI產(chǎn)業(yè)駛?cè)胨{(lán)海的潛力，但在產(chǎn)業(yè)界卻不溫不火。

　　有分析文章指出，在人工智能硬件領(lǐng)域，有芯片和傳感器兩個方向，在芯片領(lǐng)域國內(nèi)還有幾家數(shù)得出的企業(yè)，而傳感器幾乎全部依賴進(jìn)口。

　　“腦電波的測量儀器基本是進(jìn)口產(chǎn)品，傳感器的精度等性能比較穩(wěn)定?！敝袊鴺?biāo)準(zhǔn)化研究院研究員張運(yùn)紅說。東南大學(xué)相關(guān)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)記載，六維力傳感器一個大概10萬元，基本來自進(jìn)口。

　　相較于應(yīng)用層面和系統(tǒng)層面，這個起著支撐作用的“棟梁”元件沒能入得大多數(shù)投資者和產(chǎn)業(yè)者的眼?！安粫v故事，引不來投資，”有分析這樣調(diào)侃。

　　中國科學(xué)院軟件研究所研究員戴國忠的觀點(diǎn)更加系統(tǒng)，“傳感器是人機(jī)交互的重要組成部分，人機(jī)交互和人工智能是不同的著力方向，”他對這兩個領(lǐng)域60年來的歷史進(jìn)行了分析，得出規(guī)律：人工智能熱的時(shí)候，人機(jī)交互的發(fā)展將處于低谷。而人機(jī)交互受關(guān)注時(shí)，人工智能的熱潮就會反落回去。

　　這樣的此消彼長可以追溯到它們誕生時(shí)，“斯坦福大學(xué)人工智能實(shí)驗(yàn)室主任約翰·麥卡錫等人提出人工智能時(shí)試圖構(gòu)建能復(fù)制人類行為的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，而麻省理工學(xué)院的心理學(xué)和人工智能專家約瑟夫·利克萊德提出人機(jī)交互時(shí)，則是希望機(jī)器能夠完成人類交給的任務(wù)。”戴國忠說，追求目標(biāo)趨同，但是研究思路和方法完全不同。

　　盡管在實(shí)際的產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，二者是難分彼此的，這種學(xué)術(shù)上的區(qū)分很大程度上更有助于明確研究目標(biāo)和方向，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)均衡發(fā)展，避免“一哄而上”“一頭熱”。

　　傳感器遇冷正在引得業(yè)內(nèi)觀察者的關(guān)注，希望那些冷門但重要的AI必備區(qū)域，不會成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的短板，而是能夠推進(jìn)AI實(shí)現(xiàn)一個整體進(jìn)化。

　　螞蟻分泌信息素，蛤蚌吐出肉舌，蹬羚從震動中預(yù)知危險(xiǎn)……從低等生物到高等生物，“傳感”無處不在。

　　“進(jìn)化了千年的人眼，只需要幾個點(diǎn)的信息，就能判斷出這是不是個熟人?！钡聡斯ぶ悄苎芯恐行目茖W(xué)總監(jiān)菲利普·斯魯薩力克提到人類的這個普通能力時(shí)，覺得它很神秘。作為人工智能科學(xué)家，他到現(xiàn)在還沒能為古老的生物本能找到一個恰切的模型。

　　人工智能的“傳感”要從哪里更靠近“靈性”這種微妙的感覺?近日，蘋果公司發(fā)表了一篇新的人工智能論文，將光學(xué)雷達(dá)傳感器收集的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成3D測繪圖，引得傳感獲得的信息從純數(shù)據(jù)向三維立體邁進(jìn)了一步。盡管距離“靈性”還有相當(dāng)?shù)木嚯x，但這項(xiàng)研究仍能啟發(fā)人們將注意力聚焦于人機(jī)交互中信息獲取和處理的一端。

　　配備“初腦” 傳感器可以更智能

“阿爾法狗”的兩個遠(yuǎn)親最近也火了：一個是互聯(lián)網(wǎng)大會上展示“唇語識別”的搜狗中文“汪仔”;另一個是在深圳實(shí)現(xiàn)了無人駕駛公交的“阿爾法巴”。

　　前者打破定式思維，將語義識別的傳感器破天荒地改成了光學(xué)傳感，用圖像捕捉的信息判斷語言的溝通。后者車身上扁圓形的傳感器很是搶眼，“阿爾法巴”靠它感知道路、躲避障礙。

　　人類獲取信息，80%是通過眼睛;在人工智能捕獲信息的過程中，視覺傳感器也占據(jù)著相當(dāng)重要的地位——目前主要有雷達(dá)、視頻兩種方式。視頻相較于雷達(dá)來說，是整體展現(xiàn)，呈現(xiàn)情況不易受干擾，而雷達(dá)對周圍環(huán)境進(jìn)行3D建模，會比一般的照相攝像頭能包含更多深度信息。

　　“目前應(yīng)用的障礙傳感設(shè)備有微波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)等，也有通過捕捉視頻圖像的方法，”北京智能車聯(lián)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心技術(shù)人員畢超介紹，傳感設(shè)備會安裝在車輛側(cè)，也會安裝在道路側(cè)，要求無縫覆蓋，“就像手機(jī)和基站的關(guān)系，確保信號通暢?！?/p>

　　通暢是基礎(chǔ)，判斷是關(guān)鍵?！捌嚨乃俣纫鬅o人判斷和操作在毫秒之間，因此計(jì)算兩車之間、車路之間、車人之間的碰撞可能性必須要快?！碑叧f，信息的獲取、傳遞、計(jì)算、反饋等過程，需要一氣呵成。

　　具體地說，剎車或報(bào)警前，有許多計(jì)算——雷達(dá)獲取到三維點(diǎn)數(shù)據(jù)、識別障礙物、進(jìn)行障礙物前后兩頻對比，識別靜態(tài)還是動態(tài)。動態(tài)障礙物計(jì)算出運(yùn)動速度、結(jié)合無人駕駛汽車自身位置信息，計(jì)算出避障所需的最小安全距離，決定對策。

　　怎么才能更快一點(diǎn)?業(yè)內(nèi)嘗試著將數(shù)據(jù)中心“預(yù)處理”的部分前移到傳感器端?！拔覀冞M(jìn)行了智能傳感器的嘗試，”升哲科技高級工程師劉正中說，“原來傳感器具備收集信號的單一功能，但是信號需要在傳感器端和處理終端來回傳遞，這些需要時(shí)間也需要能源，如果傳感器能提前過濾掉一些不必要的信息，過程會精簡不少?！?/p>

　　也就是說，之前的傳感器是嚴(yán)格的手、眼、耳、鼻等感覺器官，現(xiàn)在的它們配備了小小的“初腦”?！斑@對于視頻類的傳感器非常有效，因?yàn)橐曨l的數(shù)據(jù)量太大了?！眲⒄姓f。

　　“照相機(jī)我們已經(jīng)研究得很透了，雷達(dá)還需要繼續(xù)研究。我們也需要進(jìn)一步探索，什么樣的傳感器才能感知到，人類感到的這些微妙變化?！狈评照f。AI市場對于傳感器的需求在快速變化，亟待新型傳感器的更新?lián)Q代。

　　新材料和量子技術(shù) 讓傳感器突破極限

　　同樣心懷期待的，還有美國國家工程學(xué)院院士、斯坦福大學(xué)教授鮑哲南，她曾表示，“我們期待有新材料帶來顛覆性的技術(shù)。目前把外界的信號轉(zhuǎn)變成電信號的載體是脆性的，希望找到容易被壓縮、可以拉伸的新材料。我們還希望它有自愈性、可降解?！?/p>

　　有了新材料做基質(zhì)，將電子器件集成起來將成為柔性電子和人工皮膚。傳感器“硬朗”的形象將發(fā)生徹底改變，不僅可以隨意拉伸、彎曲和旋轉(zhuǎn)，在精確獲取觸感的同時(shí)，甚至可以出汗。

　　資料顯示，中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所日前就開發(fā)出一種超薄高像素柔性電子皮膚陣列。通過引入聚合物中空球納米結(jié)構(gòu)，傳感器對環(huán)境壓力展現(xiàn)出了超高的靈敏度，能探測到0.6Pa的低壓?！霸诓煌h(huán)境下拉扯揉折之后，仍能感受到外部壓力與溫度的變化，為了避免人體生理信號監(jiān)測中，體表溫度變化對器件的影響，科研人員還對傳感器進(jìn)行了溫度補(bǔ)償，進(jìn)而提高器件在實(shí)際應(yīng)用中的檢測精度?！边@項(xiàng)研究成果近期發(fā)表在《納米能源》上。

　　鮑哲南期待的變革與突破，也從另一個維度到來——量子科技引入光學(xué)傳感器的研究已經(jīng)可以達(dá)到應(yīng)用級別。

　　“可以突破現(xiàn)有傳感的速度與距離極限，”麻省理工學(xué)院進(jìn)行過關(guān)于單光子成像的研究，曾發(fā)表在《科學(xué)》雜志上，相關(guān)研究人員介紹，傳統(tǒng)的光學(xué)三維成像需要高強(qiáng)度光，而量子科技和三維成像的結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)平均每個像素只需要1個光子，比傳統(tǒng)的主動光成像方法的效率提高幾個數(shù)量級。

　　量子技術(shù)對光學(xué)成像的精確度、速度以及距離的提高是顛覆性的。從理論上說，無人駕駛汽車、甚至無人駕駛飛機(jī)可以實(shí)現(xiàn)了。由于它探測靈敏，甚至可以給細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞器裝上傳感，感知細(xì)胞活動。

　　如果說通訊互聯(lián)的規(guī)模是以人為載體的百億量級，物物互聯(lián)是以物為載體的萬億量級，那以細(xì)胞為載體的互聯(lián)將擁有超出人想象的潛力規(guī)模。

　　開拓市場的潛力 需要產(chǎn)業(yè)釋放

　　盡管傳感器在研究層面展現(xiàn)出引領(lǐng)AI產(chǎn)業(yè)駛?cè)胨{(lán)海的潛力，但在產(chǎn)業(yè)界卻不溫不火。

　　有分析文章指出，在人工智能硬件領(lǐng)域，有芯片和傳感器兩個方向，在芯片領(lǐng)域國內(nèi)還有幾家數(shù)得出的企業(yè)，而傳感器幾乎全部依賴進(jìn)口。

　　“腦電波的測量儀器基本是進(jìn)口產(chǎn)品，傳感器的精度等性能比較穩(wěn)定?！敝袊鴺?biāo)準(zhǔn)化研究院研究員張運(yùn)紅說。東南大學(xué)相關(guān)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)記載，六維力傳感器一個大概10萬元，基本來自進(jìn)口。

　　相較于應(yīng)用層面和系統(tǒng)層面，這個起著支撐作用的“棟梁”元件沒能入得大多數(shù)投資者和產(chǎn)業(yè)者的眼?！安粫v故事，引不來投資，”有分析這樣調(diào)侃。

　　中國科學(xué)院軟件研究所研究員戴國忠的觀點(diǎn)更加系統(tǒng)，“傳感器是人機(jī)交互的重要組成部分，人機(jī)交互和人工智能是不同的著力方向，”他對這兩個領(lǐng)域60年來的歷史進(jìn)行了分析，得出規(guī)律：人工智能熱的時(shí)候，人機(jī)交互的發(fā)展將處于低谷。而人機(jī)交互受關(guān)注時(shí)，人工智能的熱潮就會反落回去。

　　這樣的此消彼長可以追溯到它們誕生時(shí)，“斯坦福大學(xué)人工智能實(shí)驗(yàn)室主任約翰·麥卡錫等人提出人工智能時(shí)試圖構(gòu)建能復(fù)制人類行為的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，而麻省理工學(xué)院的心理學(xué)和人工智能專家約瑟夫·利克萊德提出人機(jī)交互時(shí)，則是希望機(jī)器能夠完成人類交給的任務(wù)。”戴國忠說，追求目標(biāo)趨同，但是研究思路和方法完全不同。

　　盡管在實(shí)際的產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，二者是難分彼此的，這種學(xué)術(shù)上的區(qū)分很大程度上更有助于明確研究目標(biāo)和方向，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)均衡發(fā)展，避免“一哄而上”“一頭熱”。

　　傳感器遇冷正在引得業(yè)內(nèi)觀察者的關(guān)注，希望那些冷門但重要的AI必備區(qū)域，不會成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的短板，而是能夠推進(jìn)AI實(shí)現(xiàn)一個整體進(jìn)化。