萬億傳感器革命提升社會公共服務(wù)

圖1“萬億傳感器”的普及進(jìn)程

“萬億傳感器革命”這一說法，最初出現(xiàn)在美國的產(chǎn)學(xué)聯(lián)合會議“萬億傳感器峰會（TSensors Summit）”上。

該會議由仙童半導(dǎo)體公司副總裁Janusz Bryzek、加州大學(xué)圣地亞哥分校工學(xué)院院長Albert P. Pisano等共同主持。支持并參加該會議的有來自ICT（信息通信技術(shù)）、零部件（半導(dǎo)體、電子部件）行業(yè)，以及大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)的眾多著名企業(yè)和組織。

會議提出“萬億個傳感器覆蓋地球（Trillion Sensors Universe）”計(jì)劃，旨在推動社會基礎(chǔ)設(shè)施和公共服務(wù)中每年使用1萬億個傳感器（圖1）。1萬億，這個數(shù)字相當(dāng)于目前全球傳感器市場需求的100倍?？梢灶A(yù)見，不久的將來，我們身邊將到處布滿傳感器。

10年后，傳感器數(shù)量將突破1萬億個；再過10年，會達(dá)到數(shù)10萬億個。（仙童半導(dǎo)體）

日本：啟動多項(xiàng)“傳感器”大規(guī)模應(yīng)用計(jì)劃

社會基礎(chǔ)設(shè)施老化、老齡人口增加，再加上資源與糧食的不足……日本未來需要應(yīng)對的社會公共服務(wù)問題很多。2013年4月，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省啟動了“傳感器技術(shù)在社會公共服務(wù)中的應(yīng)用開發(fā)項(xiàng)目”，項(xiàng)目內(nèi)容涉及對建造使用10年以上的橋梁及道路等進(jìn)行維護(hù)管理、改善農(nóng)作物栽培環(huán)境、通過測量人類體征信息及時發(fā)現(xiàn)疾病等。

2013年7月，日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）公布了該項(xiàng)目委托研究機(jī)構(gòu)。其中，社會以及工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域由日本納米光電工學(xué)推進(jìn)機(jī)構(gòu)、NEC、日本首都高速道路技術(shù)中心牽頭；農(nóng)業(yè)領(lǐng)域由日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所、松下等牽頭；醫(yī)療健康領(lǐng)域則由日本NMEMS技術(shù)研究機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)，并計(jì)劃2014年4月成立專門項(xiàng)目組，通過計(jì)算機(jī)解析來自傳感器采集的大量數(shù)據(jù)。

2013年6月14日，日本內(nèi)閣會議通過了日本未來IT戰(zhàn)略《打造全世界最先進(jìn)的IT國家宣言》，宣言提出“2020年度前利用傳感器對日本20%的重要基礎(chǔ)設(shè)施及老化基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行檢測和維修”、“對醫(yī)療護(hù)理及生活救助服務(wù)的相關(guān)傳感器技術(shù)及機(jī)器人技術(shù)等進(jìn)行開發(fā)驗(yàn)證與商用化”等目標(biāo)。

未來社會基礎(chǔ)設(shè)施的核心為傳感器與執(zhí)行器

廣義上的社會基礎(chǔ)設(shè)施具體包括：（1）大樓、住宅、橋梁、水壩等建筑的管理及安全保障；（2）鐵路、船舶、飛機(jī)及汽車等交通工具的安全保障；（3）人類健康管理及老齡人口護(hù)理；（4）提高農(nóng)業(yè)及畜牧等第一產(chǎn)業(yè)的效率；（5）能源相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的維護(hù)等。

圖2利用傳感器、大數(shù)據(jù)等解決社會公共服務(wù)問題

圖2中的藍(lán)色物體為日本富士電機(jī)的振動傳感器，左下是安裝這一傳感器的該公司大樓；中間的社會公共服務(wù)元件是日本豐橋技術(shù)科學(xué)大學(xué)的土壤養(yǎng)分傳感器，箭頭對應(yīng)的是安裝這一傳感器的農(nóng)田；右邊的社會公共服務(wù)元件為德國不來梅大學(xué)（University of Bremen）可對人體神經(jīng)等產(chǎn)生作用的電極，箭頭對應(yīng)的為日本羅姆公司用近紅外線圖像傳感器拍攝的人的手指。

不管是哪個領(lǐng)域，未來的系統(tǒng)構(gòu)成大體上相同（圖2）。首先，要在作為對象的基礎(chǔ)設(shè)施上安裝用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來的無數(shù)個傳感器，用來收集關(guān)于基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)的數(shù)據(jù)。然后根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)，評估基礎(chǔ)設(shè)施的使用狀態(tài)，并在必要的情況下發(fā)出警報(bào)，或是進(jìn)行恰當(dāng)?shù)恼{(diào)控。比如，監(jiān)控橋梁及建筑時，利用光纖傳感器及加速度傳感器來采集建筑的數(shù)據(jù)，并運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法來解析是否存在異常，如果有問題就發(fā)出警報(bào)。

這樣的系統(tǒng)被稱作傳感器網(wǎng)絡(luò)或物聯(lián)網(wǎng)。這一概念很早以前就有，但是并未得到真正普及?，F(xiàn)在，因傳感器大規(guī)模應(yīng)用，情況正在發(fā)生轉(zhuǎn)變。

技術(shù)環(huán)境的不斷完善，也將加速傳感器的使用。智能手機(jī)因配置了加速度傳感器及無線通信模塊，而變得非常易于使用。通信技術(shù)方面，除了WLAN、藍(lán)牙之外，還有一些國家規(guī)劃出920MHz波段等，無線通信方式的選擇越來越多。數(shù)據(jù)分析技術(shù)也因?yàn)榇髷?shù)據(jù)的用途增加而快速發(fā)展。

同時，隨著“開放數(shù)據(jù)”管理辦法上的成熟，開放數(shù)據(jù)與傳感器數(shù)據(jù)想結(jié)合分析，將賦予解析結(jié)果更多附加值。開放數(shù)據(jù)是指氣象數(shù)據(jù)、城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、人口動態(tài)等。云計(jì)算匯集傳感器采集的數(shù)據(jù)，與開放數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合比照，經(jīng)過大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行解析之后，可提升各項(xiàng)分析的精準(zhǔn)度。

可以說，社會基礎(chǔ)設(shè)施、社會公共服務(wù)之中，傳感器系統(tǒng)將因廣泛的感應(yīng)與強(qiáng)大的計(jì)算能力，被大規(guī)模采用。