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传感器为智能时代打造敏感神经

来源:a8直播    发布时间:2024-03-12 18:55:48

 

  我们能够感受到自然的种种美好,要感谢我们的眼睛、耳朵、鼻子、舌头和皮肤。

  然而,随着文明的进步,人们渐渐认识到,人类的五感并不完美,我们看不到使皮肤变黑的紫外线,听不到体检时B超发出的超声波……原来,我们每个人都像是摸象的盲人,只能看到真实世界的一部分。

  人类天性之一的好奇心驱使着我们想去了解尚未被全面感知的世界。随着科学技术的发展,用来感知与传递不同信息的传感器相继问世,不仅在纵向上让我们“听”到了慢慢的变多的声音,“看”到了慢慢的变多的色彩,而且在横向上将五感增加为“六感”“七感”以及更多,让我们大家可以洞悉微小的世界,也可以认识浩渺的宇宙,大大拓展了人类自身的能力。

  小到手机,大到飞机,传感器早已深深地融入到我们的生活中。感应门、感应水龙头、智能马桶、声控灯、电子温度计、电子血压计、相机、手机、游戏机等,都依赖于传感器的参与。可以说,目光所至皆为传感器。

  现有的传感器大约有3万多种。仅一部小小的智能手机中,就有20多个传感器。

  目前应用最广泛的是电磁波传感器,1905年,爱因斯坦发现的光电效应,使得光信号转变为电信号成了可能。光有不同的波长,通过光电转换后就做成了X光传感器、紫外传感器、太赫兹传感器、红外传感器、无线电传感器等。

  我国的500米口径球面射电望远镜(FAST,又称“中国天眼”)就可以看作是一个巨大的无线电传感器,被用来搜寻星辰大海中的灯塔——脉冲星,甚至还能发现地外文明。

  “有人的地方就有江湖,有温度的地方就有红外。”为避免别人看到你的密码,你在输入时进行了遮挡,殊不知有头顶的热像仪正盯着你的键盘,而出卖你的正是你指尖留下的温度。

  如果把红外传感器装到卫星上,就能进行对地观测。我国的风云四号气象卫星是国际上首台在静止轨道上工作的精细光谱探测仪器,它可以对大气做断层扫描,探测出大气每一层每一个空间位置的温度、湿度,就好像是给大气做CT检查。这项绝技在国际上可以至少领先五年。在风云系统的帮助下,天气预报可以精确到几点开始下雨,灾害预警可以准确地给出台风的强度以及登陆的位置和时间。就好像给地球戴上了一块“智能手表”,时刻关注地球的健康。

  2019年,嫦娥四号探测器带着玉兔月球车成功着陆在月球背面进行光谱探测,揭示月球土壤的成分。这也是人类首次实现在月球背面对月壤温度进行原位测量。

  2021年12月25日发射升空的詹姆斯·韦布空间望远镜(JWST)的“红外之眼”让我们得以回望大爆炸后十亿年的宇宙。当你注视那个暗红色的小点时,那是来自131亿年以前的信息,那是它131亿年以前的样子。

  除了以上这些电磁波传感器,还有很多传感器,如“电子鼻”、“电子舌”、荧光分子传感器,压力传感器、湿度传感器等。还有一些比较有趣的传感器,如“隐形墨水”“神经灰尘”“人造毛发传感器”“促睡眠传感器”。

  2021年,“苏神”苏炳添在《中国科学:信息科学》上发表了一篇名为《科学训练辅助:柔性可穿戴传感器运动检测应用》的论文,综述了近年来柔性电子、光电可穿戴传感器的最新研究进展,为制定更精准、可量化的科学训练方法与理论提供了支持,能够准确的看出体育运动界对柔性传感器的巨大需求。但这,仅是冰山一角。

  相比于常规传感器,柔性传感器可直接贴合在我们的皮肤上,实时监测我们的生命体征。

  通过将传感器和处理器集成在一个智能感知芯片上,不仅仅可以实现信息的检测,还能完成对信息的预处理,实现传感器的自我判断和自我调整,使其具有“思考”能力。

  量子传感器的超高分辨本领,使其在对高精度有需求的领域大有可为。未来是量子的时代,也是智能的时代。

  柔性传感器、智能感知芯片、量子传感器是传感器家族的“新生儿”,各自拥有不同的超能力,个个前途无量!

  科技的列车已带我们驶入智能时代,信息是这列列车的燃料。物联天下,传感先行,无论是“大数据”“人工智能”,还是“物联网”,其最重要的“基石”就是传感器技术。上至宇宙探索,下至日常生活,无处不在的传感器相当于机器的五官和神经系统,让机器能听、能闻、能看,从而更好地感知、学习和进化,为咱们提供高精度、智能化的服务。由传感器组成的智能系统慢慢的变多地出现在我们的周围。

  动态感知、智慧识别和自动反应是实现智能化系统的三大支柱。例如会打乒乓球的机器人,就是一个典型的智能化系统。

  智慧城市代表着物联网和大数据分析的顶级融合。当我们给所有的物品配备上相应的传感器,并实现万物互联时,将开启智能时代,构造出一个智能的生态系统,创造出一个智慧城市、智慧地球。

  无论你愿不愿意,智能时代都已经来临。为了赶上时代发展的脚步,起码不要被甩得太远,我们每一个人都应该主动去了解它。

  《传感器与智能时代》是顶级科学家写给大众的一本科普小书,把最前沿的科学问题通俗有趣地说给你听。作者善于巧妙地用比喻、类比等解释相关的科学概念。

  “一个教室里坐了许多同学,如果大家都安安静静地在自己的座位上,那么教室里是一种绝对安静的状态(绝对零度)。随着慢慢的变多的同学开始说话,教室里就会慢慢的变“热”闹(温度慢慢的升高)。”

  小编读到这里不单单是记住了一个概念,而且瞬间感觉周围的空气都有了生命。书中像这样的描写比比皆是。

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