本文來自微信公眾號“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量環(huán)境物理量的設備，如溫度、濕度、光照強度、壓力等，并將這些物理量轉化為數(shù)字信號，通過通信接口將數(shù)據(jù)傳輸給計算機或其他設備。與傳統(tǒng)的傳感器相比，AI傳感器不僅具有更高的測量精度，還具備更高的智能化程度，能夠進行數(shù)據(jù)處理和決策。
AI傳感器讓智能硬件感知更精準
AI傳感器的應用非常廣泛，其高精度測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，從而提供更加精準和智能的服務。
在智能家居領域，AI傳感器被廣泛應用于家庭自動化系統(tǒng)中。例如，通過溫濕度傳感器和人體識別傳感器，智能空調(diào)可以自動調(diào)節(jié)溫度和風向，為家庭成員提供舒適的居住環(huán)境。同時，門窗傳感器和安防傳感器則可以實現(xiàn)家庭安全監(jiān)控和報警功能，保障家庭安全。
在機器人領域，AI傳感器是機器人實現(xiàn)自主導航、物體識別和人機交互等功能的關鍵部件。例如，通過激光雷達和深度相機等傳感器，機器人可以精確感知周圍環(huán)境，實現(xiàn)自主避障和路徑規(guī)劃。同時，語音識別和面部識別等傳感器則可以實現(xiàn)機器人與人類的自然交互，提升用戶體驗。
在可穿戴設備領域，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動傳感器可以實時監(jiān)測用戶的健康狀況和運動狀態(tài)，為用戶提供個性化的健康管理和運動建議。
此外，在自動駕駛汽車、無人機、智能工廠等領域，AI傳感器也發(fā)揮著不可或缺的作用。它們通過精確感知和測量環(huán)境信息，為這些智能硬件提供決策依據(jù)和控制信號，實現(xiàn)更加智能和高效的工作。
今年1月的CES 2024展覽會期間，全球知名床墊品牌慕思展示了一款T11 Pro智能床墊，據(jù)稱能夠分析用戶的睡眠習慣、地理位置、年齡，并通過AI檢測用戶潛在的慢性健康問題。
這款床墊內(nèi)置了23個AI傳感器，可實時監(jiān)測用戶睡眠狀況，并于次日早晨提供睡眠報告。同時，當用戶睡覺時，床墊內(nèi)置的傳感器會通過氣囊、支撐材料來根據(jù)用戶的不同體型、不同睡姿，動態(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)應用普遍，如在英國，位于考文垂的百事可樂工廠使用經(jīng)過大量音頻數(shù)據(jù)訓練的AI傳感器，來檢測包括傳送帶和軸承的磨損在內(nèi)的多種故障。
國內(nèi)外廠商積極布局
國內(nèi)外已經(jīng)有不少廠商在AI傳感器方面布局，如國際廠商ST，2019年ST就推出了集成自家ML內(nèi)核的傳感器，也正式開啟了其在AI傳感器上的生態(tài)布局。
通常在一個端側系統(tǒng)中，會需要用到傳感器、MCU和其他一些連接的功能。傳感器負責采集真實物理世界的信號以及人體的相關信息，然后負責將數(shù)據(jù)傳遞到MCU中進行計算。MCU通過對于數(shù)據(jù)的計算分析，然后產(chǎn)出控制信號給到執(zhí)行機構。ST認為，智能傳感器必須要能夠?qū)崿F(xiàn)獨立的決策——通過它收集到的一些數(shù)據(jù)，能夠不依賴微控制器獨立做出決策。
2019年ST推出的MLC，在傳感器內(nèi)部增加一個可重新配置的單元，該單元可以通過寄存器重新配置，運行一些簡單的AI模型。2023年ST帶來了一個更新的產(chǎn)品類型ISPU，ISPU是集成在傳感器的ASIC中的一個專門用于機器學習和處理器的DSP，可采用專用指令集進行編程，能夠運行1位NN精度的AI算法。ISPU能夠在邊緣自動分析處理數(shù)據(jù)，并根據(jù)特定應用的需求，采取干預行為，并確保所需的精確度。
博世在AI傳感器領域也已經(jīng)推出多款產(chǎn)品，在智能家居領域，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，能夠準確測量PM2.5濃度，并提供可操作的數(shù)據(jù)。其獨特的無風扇設計實現(xiàn)了靜音和無需維護的特點，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，并為可穿戴設備提供了定制化的健身管理功能。BHI360更是市場上最小的雙核可編程IMU傳感器，它集成了傳感器融合庫，可實現(xiàn)帶有頭部方向檢測的3D音頻效果，并提供個性化聲音體驗和簡單的手勢識別。
另外，博世的氣體傳感器如BME688也備受關注。這款傳感器具有集成的高線性度和高精度壓力、濕度和溫度傳感器，適用于空氣質(zhì)量檢測和氣體掃描等多種應用。它提供了空氣質(zhì)量指數(shù)（IAQ）、bVOC-和CO2-當量（ppm）以及氣體掃描結果（%）等輸出數(shù)據(jù)處理功能，為環(huán)境監(jiān)測和智能家居提供了有力的支持。
在國內(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，商湯就與全球領先的圖像傳感器廠商開展緊密合作，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成功落地。
該公司指出，融入了AI技術的CMOS圖像傳感器，可以最大化地發(fā)揮原始光信號的價值。在設備獲取視覺信號的伊始，AI傳感器就可以進行優(yōu)化和處理，增強真實世界感知、提高圖像和視頻的質(zhì)量、豐富內(nèi)容細節(jié)，同時最大限度地降低了設備功耗，并增強了數(shù)據(jù)安全性。
思特威在AI傳感器領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AI系列CMOS圖像傳感器新品——SC431AI和SC231AI。作為AIoT及安防應用主流規(guī)格分辨率產(chǎn)品，兩款產(chǎn)品均搭載思特威全性能升級技術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)勢于一身，可更好賦能家用IPC、AIoT終端等智能無線攝像頭和多攝像頭解決方案。
今年初，思特威在智慧安防領域重磅推出了三款全新升級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技術和Lightbox IR®技術，帶來更加出色的夜視全彩成像表現(xiàn)，可滿足各類智能安防應用的升級需求。
寫在最后
可以看到，在現(xiàn)代科技領域中，AI傳感器扮演著至關重要的角色，廣泛應用于各個領域，如智能手機、智能家居、可穿戴設備、機器人等。在過去這些年中，國內(nèi)外企業(yè)都在積極推進AI傳感器的不斷創(chuàng)新和發(fā)展。未來隨著技術的不斷進步和應用場景的不斷拓展，預計AI傳感器的功能和性能將會持續(xù)提升。
