萬億傳感器革命提升社會公共服務

圖1“萬億傳感器”的普及進程

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

該會議由仙童半導體公司副總裁Janusz Bryzek、加州大學圣地亞哥分校工學院院長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）、零部件（半導體、電子部件）行業(yè)，以及大學和研究機構的眾多著名企業(yè)和組織。

會議提出“萬億個傳感器覆蓋地球（Trillion Sensors Universe）”計劃，旨在推動社會基礎設施和公共服務中每年使用1萬億個傳感器（圖1）。1萬億，這個數(shù)字相當于目前全球傳感器市場需求的100倍?？梢灶A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，會達到數(shù)10萬億個。（仙童半導體）

日本：啟動多項“傳感器”大規(guī)模應用計劃

社會基礎設施老化、老齡人口增加，再加上資源與糧食的不足……日本未來需要應對的社會公共服務問題很多。2013年4月，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省啟動了“傳感器技術在社會公共服務中的應用開發(fā)項目”，項目內(nèi)容涉及對建造使用10年以上的橋梁及道路等進行維護管理、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)技術綜合開發(fā)機構（NEDO）公布了該項目委托研究機構。其中，社會以及工業(yè)基礎設施領域由日本納米光電工學推進機構、NEC、日本首都高速道路技術中心牽頭；農(nóng)業(yè)領域由日本產(chǎn)業(yè)技術綜合研究所、松下等牽頭；醫(yī)療健康領域則由日本NMEMS技術研究機構負責，并計劃2014年4月成立專門項目組，通過計算機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%的重要基礎設施及老化基礎設施進行檢測和維修”、“對醫(yī)療護理及生活救助服務的相關傳感器技術及機器人技術等進行開發(fā)驗證與商用化”等目標。

未來社會基礎設施的核心為傳感器與執(zhí)行器

廣義上的社會基礎設施具體包括：（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）能源相關基礎設施的維護等。

圖2利用傳感器、大數(shù)據(jù)等解決社會公共服務問題

圖2中的藍色物體為日本富士電機的振動傳感器，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元件是日本豐橋技術科學大學的土壤養(yǎng)分傳感器，箭頭對應的是安裝這一傳感器的農(nóng)田；右邊的社會公共服務元件為德國不來梅大學（University of Bremen）可對人體神經(jīng)等產(chǎn)生作用的電極，箭頭對應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。

不管是哪個領域，未來的系統(tǒng)構成大體上相同（圖2）。首先，要在作為對象的基礎設施上安裝用網(wǎng)絡聯(lián)接起來的無數(shù)個傳感器，用來收集關于基礎設施狀態(tài)的數(shù)據(jù)。然后根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)，評估基礎設施的使用狀態(tài)，并在必要的情況下發(fā)出警報，或是進行恰當?shù)恼{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)，并運用數(shù)理統(tǒng)計方法來解析是否存在異常，如果有問題就發(fā)出警報。

這樣的系統(tǒng)被稱作傳感器網(wǎng)絡或物聯(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)模應用，情況正在發(fā)生轉變。

技術環(huán)境的不斷完善，也將加速傳感器的使用。智能手機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。通信技術方面，除了WLAN、藍牙之外，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)分析技術也因為大數(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)想結合分析，將賦予解析結果更多附加值。開放數(shù)據(jù)是指氣象數(shù)據(jù)、城市基礎數(shù)據(jù)、人口動態(tài)等。云計算匯集傳感器采集的數(shù)據(jù)，與開放數(shù)據(jù)進行結合比照，經(jīng)過大數(shù)據(jù)技術進行解析之后，可提升各項分析的精準度。

可以說，社會基礎設施、社會公共服務之中，傳感器系統(tǒng)將因廣泛的感應與強大的計算能力，被大規(guī)模采用。