傳感器的應用越來(lái)越普遍，從我們當前隨時(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，而是往往需要在更為自動(dòng)化的運行模式下，保證更高的精確性，從而提高整個(gè)系統的性能、智能體驗，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，對整體系統的智能程度、能耗以及用戶(hù)體驗，都具有關(guān)鍵作用。 時(shí)逢首屆意法半導體（ST）傳感器峰會(huì )在北京召開(kāi)，在此期間采訪(fǎng)了意法半導體亞太區模擬器件、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)及應用副總裁、智能手機創(chuàng )新中心負責人Davide BRUNO，意法半導體MEMS傳感器產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理Francesco BIANCHI，意法半導體影像傳感器總監Marc VASSEUR，意法半導體中國區MEMS傳感器市場(chǎng)與技術(shù)應用總監許永剛 (Vincent XU)，意法半導體中國區影像傳感器市場(chǎng)與技術(shù)應用資深經(jīng)理連宗海 (Jm LEANG)，就智能傳感器未來(lái)的技術(shù)趨勢、應用前景，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)單地內嵌代碼處理功能，實(shí)現數據在傳感器上的處理。結合使用場(chǎng)景來(lái)看，比如在消費電子領(lǐng)域的智能手表、智能手環(huán)等設備中，通過(guò)傳感器已經(jīng)可以實(shí)現數據的邊緣計算。這對于產(chǎn)品的功能來(lái)說(shuō)是加分項，是產(chǎn)品表現能力和性能的提升。 對于智能傳感器來(lái)說(shuō)，要做到對周?chē)h(huán)境的感知，而不只是降低整個(gè)設備的能耗或成本。智能傳感器必須要能夠實(shí)現獨立的決策，也就是對收集到的一些數據，能夠在不依賴(lài)微控制器（不論是節點(diǎn)級別的次微控制器，還是主SoC）的情況下，進(jìn)行獨立決策。 他進(jìn)一步解釋說(shuō)，ST對智能傳感器的理念，是能夠自動(dòng)分析數據、在邊緣處理數據，并根據特定應用的需求，自動(dòng)采取干預行為，并確保所需的精確度，從而讓終端應用變得更為豐富，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設備，從而實(shí)現了AI能力。
智能傳感器如何擁抱AI？
AI是當前最顯著(zhù)的科技浪潮，對于ST來(lái)說(shuō)，如何在智能傳感器設計中融入AI？如何定義未來(lái)的相關(guān)產(chǎn)品？ 事實(shí)上，ST約在2019年就推出了配備機器學(xué)習功能的傳感器，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，對于人工智能而言，最重要的一點(diǎn)是數據處理，但同時(shí)，也要考慮數據的收集。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)于數據才能工作，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，所有數據的處理都可以在ISPU本地完成，從而能夠提供更多的信息和原數據，幫助客戶(hù)通過(guò)數據方式執行更多任務(wù)，從而實(shí)現解決方案的系統化升級和優(yōu)化。
Francesco補充，ST智能傳感器會(huì )更加強大。數據分區處理是傳感器領(lǐng)域當前實(shí)現系統級的可持續發(fā)展的趨勢之一，也就是說(shuō)，對傳感器和微控制器之間進(jìn)行數據分區，傳感器上執行和運行特定級別的數據處理（比如簡(jiǎn)單或中等難度數據），比較復雜的算法和強度密集的數據則留給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，有助于降低系統功耗，并且保護數據隱私。
智能傳感器如何滿(mǎn)足汽車(chē)新需求？
當前，汽車(chē)市場(chǎng)的電動(dòng)化、智能化，正蘊藏著(zhù)巨大的發(fā)展機會(huì )。Davide表示，ST也由此獲得了更多機會(huì )，比如通過(guò)面部識別的方式打開(kāi)車(chē)門(mén)，可以省去車(chē)鑰匙的操作步驟；停車(chē)后能夠監測異常，遇到碰撞等情況可以主動(dòng)激活包括視頻記錄儀在內的系統，并給車(chē)主手機發(fā)送提醒信息；此外還有占位識別和姿勢辨別，比如有人潛伏在車(chē)輛附近且行動(dòng)可疑，首先占位識別傳感器會(huì )檢測到這一情況，其次融入了AI功能的全球快門(mén)(global shutter)和姿勢識別傳感器則能夠進(jìn)一步識別這種可疑行為，并決定是否給車(chē)主發(fā)送提醒信息。他強調，越來(lái)越多的新應用和新技術(shù)正在汽車(chē)上出現，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)現創(chuàng )新功能。
連宗海認為，當前汽車(chē)行業(yè)很多增長(cháng)潛力來(lái)自于DMS和OMS。首先DMS是大部分國家法律法規的要求，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、以及和競品的差異性。其次，OMS也是汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展趨勢。汽車(chē)已經(jīng)不再是傳統的車(chē)，而是辦公空間和居家空間融合的延伸品。車(chē)內有各種大屏、小屏，涉及多屏互動(dòng)，是人的體驗文化的提升。車(chē)內有了OMS系統，可以幫助計算乘客數量，從而適當調節車(chē)內溫度，調整空調氣流方向。 許永剛分享了運動(dòng)傳感器在車(chē)內的創(chuàng )新應用。伴隨著(zhù)電動(dòng)化的趨勢，汽車(chē)增加了更多功能，比如自動(dòng)導航，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；熱泵空調需要通過(guò)氣壓計傳感器，來(lái)監控氣流、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)現更好的駕乘體驗。類(lèi)似這些新的功能和應用，ST都可以提供相關(guān)產(chǎn)品和支持。 Francesco補充了ADAS應用方面的超級傳感器技術(shù)，目前已在汽車(chē)行業(yè)得到廣泛應用。因為汽車(chē)主機廠(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)高精度傳感器的數據進(jìn)行融合，從而形成超級傳感器來(lái)賦能ADAS性能。
多樣傳感器技術(shù)助力工業(yè)智能化升級
工業(yè)市場(chǎng)一直是傳感器非常重要的應用領(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人機協(xié)作，從而實(shí)現了更高的工作效率。就這一方面而言，ST的運動(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(cháng)生命周期的項目在運作。也就是說(shuō)，所有傳感器設備，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營(yíng)的，從而應對工業(yè)市場(chǎng)的特殊需求。 在具體應用中，例如寬間隙的加速儀器產(chǎn)品，能夠更好地捕捉發(fā)動(dòng)機異常震動(dòng)數據，通過(guò)捕捉到這樣的細微信號，可以幫助客戶(hù)做好預測性維護，從而避免對設備本身甚至生產(chǎn)線(xiàn)造成危害。 還有工業(yè)傾角計，可以長(cháng)時(shí)間地穩定使用，從而測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、深層位移等監測。此外還有適用于機器人、以及醫療相關(guān)行業(yè)的解決方案和產(chǎn)品等等。僅在運動(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(cháng)生命周期的保障服務(wù)，這些標準化的產(chǎn)品也以通用形式用在專(zhuān)門(mén)的使用領(lǐng)域。所謂的 消費級工業(yè) 就是消費和工業(yè)市場(chǎng)的混合，比如清潔機器人、服務(wù)機器人，還包括一些家電產(chǎn)品等，都是介于工業(yè)和消費之間的混合市場(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)應用還有一些特殊應用場(chǎng)景，比如靠近危險區域時(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
面對各行各業(yè)智能升級需求，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與數字信號之間的橋梁，為智能感知貢獻了巨大力量。下一步，傳感器本身將在智能化方向進(jìn)行升級，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)，將有助于整體系統實(shí)現更為自主的決策，并且更快捷、節能地推進(jìn)全產(chǎn)業(yè)智能化升級。
