2030年，世界三大傳感器強(qiáng)國(guó)之一日本押注這9大領(lǐng)域！

日本是世界上公認(rèn)的三大傳感器強(qiáng)國(guó)之一，擁有眾多歷史悠久、技術(shù)底蘊(yùn)深厚的傳感器企業(yè)。 本文來(lái)自日本下一代傳感器協(xié)會(huì)（次世代センサ協(xié)議會(huì)，JASST），該協(xié)會(huì)成立于1989年，旨在以“傳播和發(fā)展傳感器技術(shù)”為?標(biāo)，在?本開(kāi)展傳感器和執(zhí)?器的研究和開(kāi)發(fā)，主要?向?校、科研院所、?產(chǎn)?家等專(zhuān)業(yè)人員，村田、旭化成、歐姆龍、羅姆、橫河電機(jī)、富士電機(jī)等等眾多知名日本傳感器企業(yè)均是其會(huì)員單位，是日本影響力較大的傳感器行業(yè)協(xié)會(huì)。 2018年協(xié)會(huì)成立30周年之際，發(fā)布了《傳感技術(shù)的普及與未來(lái)-智能社會(huì)X傳感器 2030》（センシング技術(shù)の普及とこれからの社會(huì)——スマート社會(huì) × センサ 2030）），報(bào)告主要指出了未來(lái)10年（2020-2030），傳感技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用最迅猛的9大領(lǐng)域，并從系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的?度介紹了應(yīng)注意的傳感技術(shù)（及其外圍技術(shù)）。 相信2022年這3年來(lái)世界傳感技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)部分驗(yàn)證了這份報(bào)告的遠(yuǎn)瞻性。這些領(lǐng)域，也是許多日本傳感器企業(yè)進(jìn)行技術(shù)開(kāi)發(fā)、布局的領(lǐng)域，我們來(lái)看看吧。 未來(lái)的傳感技術(shù)將與對(duì)應(yīng)“大腦”的AI和云，以及對(duì)應(yīng)“神經(jīng)系統(tǒng)”的物聯(lián)網(wǎng)和5G協(xié)同融合，全新的基礎(chǔ)設(shè)施將被不斷地創(chuàng)造出來(lái)。從2020年到2030年，“先進(jìn)傳感系統(tǒng)”將解決各個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)問(wèn)題和加快社會(huì)創(chuàng)新。 作為支撐智能社會(huì)的“幕后”，傳感技術(shù)的重要性會(huì)越來(lái)越高。 幸運(yùn)的是，全世界都在積極討論??智能、物聯(lián)?、社會(huì) 5.0 等，傳感技術(shù)定位為基礎(chǔ)技術(shù)，其作?備受期待。

1、能源X 傳感器2030 在資源匱乏的日本，提升能源自給率成為緊迫的課題。然而，傳感器是擺脫化石燃料，向節(jié)能、可再生能源轉(zhuǎn)換不可缺少的關(guān)鍵器件之一。 汽?用的化?燃料將在未來(lái)逐步淘汰，取?代之的是電動(dòng)汽?的崛起。 2030年日本國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)（EV）或插電式混合動(dòng)力汽車(chē)（PHV）將占日本新車(chē)銷(xiāo)量的20%至30%。在電機(jī)、逆變器、電池等與電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)相關(guān)的部分，使用了大量的傳感器，通過(guò)傳感器監(jiān)視電能的流動(dòng)，確保了系統(tǒng)的安全性和可靠性。

從節(jié)能的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，“零能源住宅（ZEH）”的引入也在推進(jìn)。 零能源住宅，由絕熱性能高的建材，太陽(yáng)能發(fā)電面板，能源調(diào)節(jié)器，高效率的住宅家電，家庭能源管理系統(tǒng)HEMS（Home Energy Management System）等組合實(shí)現(xiàn)。 日本政府設(shè)定了到2030年，國(guó)內(nèi)新建住宅的能源消費(fèi)量總和為零的目標(biāo)。

另外，在住宅節(jié)能方面，家用的固定型燃料電池（能源農(nóng)場(chǎng)）也起著重要的作用。在日本國(guó)內(nèi)，到2030年，將有約1成家庭，大概530萬(wàn)臺(tái)家用固定燃料電池被使用。 關(guān)于日本的可再生能源，因有FIT制度（固定價(jià)格收購(gòu)制度）的支持，發(fā)電量逐漸增加。可再生能源，除了太陽(yáng)光發(fā)電以外，（陸上）風(fēng)力發(fā)電和生物能源，地?zé)岚l(fā)電，以及使用海洋能源的波浪發(fā)電等，日本設(shè)定了到2030年，可再生能源占總電力供給22~24%的目標(biāo)。

2、健康?長(zhǎng)壽 X 傳感器 2030 根據(jù)日本內(nèi)閣政府的白皮書(shū)數(shù)據(jù)顯示，2025年日本高齡化率（65歲以上人口的比例）達(dá)到30.0%，預(yù)計(jì)2030年日本男性的平均壽命為82.39歲，女性為88.72歲。 在人均壽命100歲的社會(huì)，既要延長(zhǎng)健康壽命，又要控制醫(yī)療、護(hù)理費(fèi)，減輕護(hù)理者的負(fù)擔(dān)。為此，平時(shí)的健康監(jiān)測(cè)和疾病的早期發(fā)現(xiàn)很重要，在這樣的需求下，持續(xù)監(jiān)測(cè)生命信息的“生命感知”將被更廣泛利用。 2020年，全?聚合和管理信息的“個(gè)?健康數(shù)據(jù)平臺(tái)”（Personal Health Record，PHR）啟用。個(gè)人在醫(yī)院的臨床數(shù)據(jù)、藥房配藥數(shù)據(jù)、護(hù)理數(shù)據(jù)，都可以?次性查看。最終，個(gè)?的所有重要信息也將被整合到 PHR 中。

同時(shí)，從健康管理的角度出發(fā)，通過(guò)科學(xué)方法測(cè)量員工心理壓力的心理健康檢查正在企業(yè)間普及。壓力根據(jù)傳感器檢測(cè)到的唾液淀粉酶、呼出氣中的氨濃度、心跳紊亂等進(jìn)行量化。這提高了人們對(duì)“心理健康”的認(rèn)識(shí)，促進(jìn)了精神疾病的預(yù)防。 在護(hù)理場(chǎng)所，使用監(jiān)控傳感器和監(jiān)控?cái)z像機(jī)的護(hù)理將成為主流。它測(cè)量床上的重量負(fù)荷、起床頻率、活動(dòng)量、睡眠時(shí)間、心率、呼吸等，并在檢測(cè)到異常（心律失常、呼吸暫停、下床跌倒等）時(shí)通知護(hù)理人員。

此外，還有一種將老年人體能下降形象化并導(dǎo)致跌倒事故預(yù)防的運(yùn)動(dòng)。 老年人的身體能力是通過(guò)測(cè)量下肢的肌肉力量和肌肉質(zhì)量來(lái)量化的。如果跌倒事故減少，臥床老人的數(shù)量就會(huì)減少，照顧者的負(fù)擔(dān)也會(huì)減輕。 此外，將通過(guò)壓力傳感器、肌電傳感器和吞咽（吞咽食物）聲音的分析來(lái)測(cè)量老年人的吞咽能力，以防止誤吸事故。

在臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，監(jiān)測(cè)患者生命信息并將其用于治療和護(hù)理的方法也將得到廣泛應(yīng)用，這將使用大量附著在人體上的可穿戴傳感器和融入人體的傳感器。 例如，為了解病理，我們定期測(cè)量腦電波、心率、心電圖、體溫、血壓、血糖水平等。人工智能系統(tǒng)通過(guò)分析在醫(yī)療信息服務(wù)器中的測(cè)量數(shù)據(jù)，為主治醫(yī)師提供重要決策信息。

3、安全保障 X 傳感器 2030 為了防止災(zāi)害和事故的發(fā)生，減少損失，在交通等城市生命線(xiàn)社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施中安裝了各種傳感器。 未來(lái) 10 年，IoT（物聯(lián)網(wǎng)）將在社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施方面取得進(jìn)步，所使用的傳感器數(shù)量將呈爆炸式增長(zhǎng)。（關(guān)于城市生命線(xiàn)相關(guān)內(nèi)容，請(qǐng)參看《為傳感器裝上鴻蒙系統(tǒng)，華為盯上了這塊萬(wàn)億級(jí)“肥肉”》） 首先，將開(kāi)發(fā)檢測(cè)主要橋梁、隧道和斜坡（建設(shè)道路和住宅用地開(kāi)發(fā)形成的人工斜坡）異常和測(cè)量損壞程度的技術(shù)。 傳感器和攝像頭用于監(jiān)控需要警惕的位置，生成的測(cè)量數(shù)據(jù)和捕獲的圖像存儲(chǔ)在云端?；谌斯ぶ悄艿姆治黾夹g(shù)的引入將推動(dòng)預(yù)測(cè)性維護(hù)，延長(zhǎng)社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施的使用壽命，并降低維修成本。

關(guān)于交通基礎(chǔ)設(shè)施，我們將過(guò)渡到在道路、車(chē)輛和行人之間傳遞信息的協(xié)作型 ITS（智能交通系統(tǒng)）。 例如，在能見(jiàn)度較差的十字路口安裝側(cè)路傳感器，以檢測(cè)汽車(chē)、摩托車(chē)和行人的接近。該信息通過(guò)使用車(chē)輛到基礎(chǔ)設(shè)施 (V2I) 通信的道路傳感器傳達(dá)給車(chē)輛駕駛員，以防止正面碰撞。 此外，還有一種方法是讓接近的車(chē)輛通過(guò)車(chē)輛對(duì)車(chē)輛（V2V）通信直接傳輸有關(guān)本車(chē)位置和速度的信息，以防止碰撞。此外，行人和車(chē)輛攜帶的移動(dòng)設(shè)備之間的互動(dòng)也將開(kāi)始。通過(guò)車(chē)輛對(duì)行人 (V2P) 通信，接收有關(guān)車(chē)輛接近行人的位置和速度的信息，移動(dòng)終端會(huì)警告行人碰撞危險(xiǎn)。 在日本，2020年開(kāi)始提供5G（第5代移動(dòng)通信系統(tǒng)）服務(wù)，2020年以后，這種5G技術(shù)將用于協(xié)同ITS。 為了減少交通事故，將使用傳感器和攝像頭對(duì)駕駛員進(jìn)行監(jiān)控。分析駕駛員眨眼、面部表情、體表溫度等，并檢測(cè)駕駛員困倦、疲勞、突然身體狀況不佳和注意力不集中的系統(tǒng)將得到普及。

此外，還將提高傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)地震、火山爆發(fā)、海嘯、洪水和山體滑坡等自然災(zāi)害的能力。 傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)量和傳感器可獲取的數(shù)據(jù)類(lèi)型將增加，從而提高預(yù)測(cè)災(zāi)害位置和損失的準(zhǔn)確性。這將為居民提供適當(dāng)?shù)氖枭⒅笇?dǎo)和救援。 用于監(jiān)測(cè)自然災(zāi)害的傳感器和攝像機(jī)不一定安裝在人們可以接近的地方。具有自主飛行能力的無(wú)人機(jī)（無(wú)人駕駛飛行器），將用于深山、峽谷、偏遠(yuǎn)海島等人類(lèi)難以進(jìn)入的區(qū)域進(jìn)行預(yù)警、監(jiān)視，以及傳感器的增設(shè)和維護(hù)。

除了應(yīng)對(duì)災(zāi)害和事故，從預(yù)防犯罪（安全）的角度，傳感器和相機(jī)的監(jiān)控技術(shù)也將快速發(fā)展。 隨著基于人工智能的圖像識(shí)別技術(shù)的引入，安裝在車(chē)站、機(jī)場(chǎng)和街道上的安全攝像頭將得到加強(qiáng)。將可以實(shí)時(shí)識(shí)別多人的面部表情，更容易識(shí)別可疑人員和走失兒童，并追蹤特定目標(biāo)。

4、機(jī)器人 X 傳感器 2030 現(xiàn)在，許多工業(yè)機(jī)器人和自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)在工廠(chǎng)運(yùn)行，但在未來(lái)十年，“機(jī)器人”將作為消費(fèi)和商業(yè)設(shè)備出現(xiàn)。 比如專(zhuān)注于與人交流的社交機(jī)器人（通訊機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人）、幫助做家務(wù)的家電機(jī)器人等將會(huì)流行起來(lái)。 這些機(jī)器人配備了用于障礙物檢測(cè)和人/物體識(shí)別的傳感器和攝像頭。根據(jù)從傳感器和攝像頭獲得的信息，我們創(chuàng)建了一個(gè)周?chē)鷧^(qū)域的地圖，并將其作為確定下一步行動(dòng)的基礎(chǔ)。在社交機(jī)器人方面，出現(xiàn)了人形、動(dòng)物模型等多種形態(tài)的產(chǎn)品。云端AI用于模擬情緒表達(dá)、性格、學(xué)習(xí)（成長(zhǎng)）等。 此類(lèi)機(jī)器人在旅游景點(diǎn)和娛樂(lè)設(shè)施的導(dǎo)引工作，老年人福利設(shè)施的護(hù)理支持，以及為外國(guó)游客提供多語(yǔ)言接待和客戶(hù)服務(wù)等多種應(yīng)用中被社會(huì)認(rèn)可，將是不可或缺的存在。

掃地機(jī)器人是幫助家務(wù)勞動(dòng)的家電機(jī)器人代表。機(jī)器人真空吸塵器將具有增強(qiáng)的傳感能力，并將能夠正確規(guī)劃復(fù)雜的清潔路線(xiàn)，例如躲避地板上的電源線(xiàn)。 此外，機(jī)器人還可以根據(jù)地板的狀況和污垢類(lèi)型，選擇最佳的清潔和洗滌方法。隨著這樣的功能提升，掃地機(jī)器人的家庭普及率將逐步提升。

無(wú)人機(jī)（小型無(wú)人駕駛飛行器）將越來(lái)越多地用作使生活更方便的機(jī)器人。 2020年前后，無(wú)人機(jī)將開(kāi)始在山區(qū)、偏遠(yuǎn)島嶼等無(wú)人區(qū)投遞包裹。從 2025 年到 2030 年，包括城市在內(nèi)的人口稠密地區(qū)的行李遞送將全面展開(kāi)。無(wú)人機(jī)還將用于緊急響應(yīng)，例如在發(fā)生災(zāi)難時(shí)運(yùn)送貨物。 此外，無(wú)人機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括測(cè)量和地圖數(shù)據(jù)采集、樹(shù)木和農(nóng)作物生長(zhǎng)情況的調(diào)查以及高處和危險(xiǎn)區(qū)域的維護(hù)和檢查。

基于語(yǔ)音輸入搜索信息、播放音樂(lè)視頻、控制智能家電的AI音箱和AI顯示器也將逐漸普及。盡管這些設(shè)備沒(méi)有移動(dòng)部件，但可以將它們視為代表家中人員操作計(jì)算機(jī)和電子設(shè)備的“代理”型機(jī)器人。 這些AI助手設(shè)備，利用云端AI進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別、自然語(yǔ)言識(shí)別、機(jī)器翻譯等。 未來(lái)，隨著深度學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)句子所表示的“意義”的理解將會(huì)提高。我們還可以通過(guò)關(guān)聯(lián)句子和圖像來(lái)識(shí)別和搜索。 此外，隨著可連接和控制的家電和傳感器種類(lèi)的增加，人工智能輔助設(shè)備將在智能家居的構(gòu)建和運(yùn)營(yíng)中發(fā)揮核心作用。

5、UI（人機(jī)交互） X 傳感器 2030 隨著高精度傳感器和相機(jī)變得越來(lái)越便宜和越來(lái)越商品化，用于向計(jì)算機(jī)發(fā)出指令和從計(jì)算機(jī)獲取信息的人機(jī)交互 (UI) 技術(shù)將會(huì)發(fā)生變化。 目前主流是通過(guò)顯示屏交換指令和信息的圖形UI，當(dāng)然支持語(yǔ)音交互的設(shè)備數(shù)量也在增加。 除了這些之外，未來(lái)還會(huì)有越來(lái)越多的設(shè)備使用手勢(shì)、觸覺(jué)和人類(lèi)思維本身作為人機(jī)交互的操作。 對(duì)于使用手勢(shì)作為輸入方式的 UI，我們使用可以獲取目標(biāo)對(duì)象的距離信息以及圖像的傳感器，例如 TOF（飛行時(shí)間）類(lèi)型的深度圖像相機(jī)或雙鏡頭立體相機(jī)。 這些傳感器讀取人體四肢和指尖的動(dòng)作，推測(cè)用戶(hù)的意圖，切換設(shè)備的操作模式、處理內(nèi)容、顯示畫(huà)面等。 這種手勢(shì)識(shí)別技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于游戲機(jī)、智能手機(jī)、HMD（頭戴式顯示器）和車(chē)載信息設(shè)備。 2020年至2025年，還將引入社交機(jī)器人、AI輔助設(shè)備、智能手表、電子標(biāo)牌（數(shù)字標(biāo)牌）等。

隨著 HMD 和可穿戴終端的普及，從計(jì)算機(jī)獲取信息的技術(shù)正在出現(xiàn)新的發(fā)展。AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）技術(shù)將通常人類(lèi)看不見(jiàn)的事物和信息疊加顯示在真實(shí)視野中，將擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域。 AR目前正在游戲機(jī)和智能手機(jī)中投入實(shí)際應(yīng)用，但未來(lái)它將用于制造/維護(hù)、建筑、物流和醫(yī)療保健等工業(yè)應(yīng)用。

通過(guò)皮膚的觸覺(jué)傳達(dá)信息和意圖的觸覺(jué)反饋（haptics）技術(shù)正在逐漸被引入。 觸覺(jué)反饋使用傳感器讀取手的位置和運(yùn)動(dòng)，并精細(xì)控制執(zhí)行器產(chǎn)生的振動(dòng)和氣壓變化，以及電刺激的強(qiáng)度、頻率和持續(xù)時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)逼真的觸覺(jué)感受。 觸覺(jué)反饋用于游戲機(jī)、VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）設(shè)備和智能手機(jī)，但 2020 年左右，它還將被引入到車(chē)載信息設(shè)備、家用電器和街道信息終端（kiosk 終端）。 此外，現(xiàn)今技術(shù)已經(jīng)嘗試記錄和再現(xiàn)觸覺(jué)。用指尖觸摸物體，用壓電元件傳感器檢測(cè)皮膚上產(chǎn)生的振動(dòng)。傳感器的輸出信號(hào)被調(diào)制到人類(lèi)可以感知的頻率，并被傳感器放大器記錄下來(lái)。如果您根據(jù)這些數(shù)據(jù)操作換能器，您可以將觸覺(jué)傳達(dá)給第三方。

傳感器和相機(jī)的商品化，將促進(jìn)測(cè)量大腦活動(dòng)的設(shè)備的小型化和成本降低，這為技術(shù)應(yīng)用鋪平了道路。 例如讀取大腦中的生物信號(hào)，并將其連接到計(jì)算機(jī)和機(jī)器人的腦機(jī)接口（BMI），定量分析消費(fèi)者心理的神經(jīng)營(yíng)銷(xiāo)學(xué)。 2030年，大腦活動(dòng)測(cè)量的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒓眲U(kuò)大。

6、自動(dòng)駕駛 X 傳感器 2030 為了避免交通事故的發(fā)生，減少事故造成的損失，如今的汽車(chē)配備了各種駕駛輔助功能（碰撞制動(dòng)、車(chē)道偏離警告、定速巡航和跟車(chē)距離控制等）。 未來(lái)，這些功能將繼續(xù)得到增強(qiáng)。例如，夜間和惡劣天氣下的行人檢測(cè)（夜視）功能以前僅限于豪華車(chē)，現(xiàn)在正在大眾市場(chǎng)汽車(chē)中安裝。 汽車(chē)的自動(dòng)駕駛技術(shù)是將上述的駕駛輔助功能與實(shí)時(shí)進(jìn)行識(shí)別、判斷、運(yùn)算的AI技術(shù)相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 例如，基于傳感器的信息，它配備了實(shí)時(shí)創(chuàng)建和更新車(chē)輛周?chē)h(huán)境的 3D 地圖的功能，以及代替駕駛員確定適當(dāng)?shù)男袆?dòng)方案和行駛路線(xiàn)的功能。 由于法律問(wèn)題和社會(huì)接受度問(wèn)題，全自動(dòng)無(wú)人駕駛成為現(xiàn)實(shí)還需要一段時(shí)間。然而，駕駛員管控下的自動(dòng)駕駛和有限控制的無(wú)人駕駛正處于實(shí)際應(yīng)用的邊緣。

2020年，在高速公路上，在“駕駛員可以監(jiān)控安全駕駛，可以隨時(shí)進(jìn)行駕駛操作”的條件下，實(shí)現(xiàn)包括加減速、變道在內(nèi)的自動(dòng)駕駛。到2020年，國(guó)道和地方主要道路也可以只直線(xiàn)行駛（不能右轉(zhuǎn)或左轉(zhuǎn)），2025年左右可以識(shí)別信號(hào)燈，在十字路口右轉(zhuǎn)或左轉(zhuǎn)。自動(dòng)駕駛技術(shù)有助于緩解物流和快遞上門(mén)行業(yè)的勞動(dòng)力短缺問(wèn)題。2018年1月，貨物運(yùn)輸卡車(chē)無(wú)人駕駛編隊(duì)實(shí)驗(yàn)在新東名高速公路上開(kāi)始。2020年左右完成技術(shù)評(píng)估，2022年前后開(kāi)始在東京-大阪間的服務(wù)。 在無(wú)人駕駛的編隊(duì)行駛中，司機(jī)坐在領(lǐng)頭的車(chē)輛中，卡車(chē)由人駕駛。利用毫米波雷達(dá)、LiDAR（激光雷達(dá)）和車(chē)對(duì)車(chē)（V2V）通信，實(shí)現(xiàn)前車(chē)和后車(chē)的電子連接，后車(chē)?yán)米詣?dòng)駕駛技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛。

自動(dòng)駕駛技術(shù)也將為人煙稀少的地區(qū)和山區(qū)提供一種新的交通方式，這些地區(qū)的固定路線(xiàn)公交車(chē)正在被淘汰，公交車(chē)的運(yùn)行數(shù)量正在減少。 社區(qū)公交車(chē)和社區(qū)出租車(chē)將成為自動(dòng)駕駛車(chē)輛，響應(yīng)智能手機(jī)的呼叫，在診所、政府辦公室、住宅區(qū)、火車(chē)站、路邊站等之間移動(dòng)。示范區(qū)已經(jīng)啟動(dòng)示范運(yùn)行，2025年前后將在全國(guó)范圍內(nèi)提供無(wú)人駕駛交通服務(wù)。

此外，將在 2020 年開(kāi)始在郊區(qū)購(gòu)物中心、主題公園、酒店和大型停車(chē)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛進(jìn)出自動(dòng)化的自動(dòng)代客泊車(chē)服務(wù)。 駕駛員下車(chē)后，車(chē)輛在確認(rèn)周?chē)踩那闆r下，按照控制中心的引導(dǎo)自動(dòng)低速行駛，并停在指定位置。

7、智能工廠(chǎng) X 傳感器2030 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接工廠(chǎng)內(nèi)的傳感器和設(shè)備，進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和分析，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備高效運(yùn)行的“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”（Industrial IoT）概念，提出以來(lái)已經(jīng)過(guò)去了五年多。 未來(lái)，傳感器、設(shè)備和服務(wù)器之間交換信息的接口標(biāo)準(zhǔn)化將取得進(jìn)展， 2020 年，日本將有 50 個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)超越工廠(chǎng)和公司的界限，被共享和使用。 到2025-2030年左右，大部分企業(yè)將完成工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的導(dǎo)入。設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和環(huán)境傳感器、攝像頭采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)在服務(wù)器上，隨時(shí)進(jìn)行分析。 可視化數(shù)據(jù)和從中獲得的信息，將用于全公司的資源共享、生產(chǎn)過(guò)程改進(jìn)、追溯管理等。工廠(chǎng)內(nèi)外、企業(yè)內(nèi)外的數(shù)據(jù)鏈接成本將降低，更容易為制造業(yè)構(gòu)建供應(yīng)鏈。

此外，為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析引入人工智能技術(shù)的運(yùn)動(dòng)正在變得活躍。 例如，在機(jī)床等制造設(shè)備中安裝了多個(gè)振動(dòng)傳感器，并對(duì)其進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控。通過(guò)人工智能分析獲得的振動(dòng)波形數(shù)據(jù)，檢測(cè)故障和缺陷的跡象，并預(yù)測(cè)制造設(shè)備的壽命。 設(shè)備的預(yù)測(cè)性維護(hù)成為可能，與傳統(tǒng)維護(hù)相比，工作效率更高（發(fā)生故障前進(jìn)行維修，在指定使用壽命內(nèi)更換零件等）。 此外，AI技術(shù)還將引入到外觀(guān)檢測(cè)、錘擊檢測(cè)等自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備。使用機(jī)器學(xué)習(xí)不斷更新故障模型，將使更多類(lèi)型的制造問(wèn)題，能夠比以往任何時(shí)候都更有效地被檢測(cè)到。例如，可以靈活應(yīng)對(duì)多品種、多批量生產(chǎn)中檢驗(yàn)對(duì)象和檢驗(yàn)項(xiàng)目的頻繁變化。

可穿戴 AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）終端將用于支持工作，并在制造、維護(hù)和倉(cāng)庫(kù)工作等現(xiàn)場(chǎng)引入重要傳感信息，工作程序、工作手冊(cè)以及管理人員和指導(dǎo)員的指示，可以疊加在工人的視野中。 遠(yuǎn)程站點(diǎn)的管理人員和指導(dǎo)員可以與工人共享視野，因此即使發(fā)生意外情況，他們也可以迅速下達(dá)準(zhǔn)確的指令。

此外，還可以監(jiān)測(cè)工人的位置和運(yùn)動(dòng)以及重要信息（心率、體溫等），遠(yuǎn)程檢測(cè)墜落事故、進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域、身體狀況不佳等事故。 基于傳感器的數(shù)據(jù)收集和分析，也將在對(duì)生產(chǎn)工人培訓(xùn)技能方面發(fā)揮重要作用。 通過(guò)比較熟練工人和實(shí)習(xí)生的動(dòng)作和姿勢(shì)，手的角度和動(dòng)作，以及注視點(diǎn)的軌跡，將闡明兩者之間的（操作）行為差異。它可以更容易地傳達(dá)難以用語(yǔ)言或手冊(cè)解釋的技術(shù)訣竅（隱性知識(shí)），從而提高生產(chǎn)質(zhì)量和工作效率。

8、智慧農(nóng)業(yè)X 傳感器 2030 農(nóng)民老齡化和勞動(dòng)力短缺已成為農(nóng)業(yè)工作現(xiàn)場(chǎng)的嚴(yán)重問(wèn)題。基于傳感和數(shù)據(jù)分析的農(nóng)業(yè)（精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)），以及機(jī)器人技術(shù)的使用可以緩解這個(gè)問(wèn)題。傳感器的使用對(duì)于智能農(nóng)業(yè)至關(guān)重要。 在基于傳感和數(shù)據(jù)分析的農(nóng)場(chǎng)管理中，田間環(huán)境和作物生長(zhǎng)狀況的信息通過(guò)傳感器和攝像頭不斷獲取，并將工作歷史記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中。 播種到收獲的時(shí)間表，以及灌溉和施肥率等決策是基于數(shù)據(jù)分析，而不是僅僅依靠多年的經(jīng)驗(yàn)。 2020年，農(nóng)業(yè)協(xié)同數(shù)據(jù)平臺(tái)服務(wù)全面上線(xiàn)，在農(nóng)業(yè)ITC系統(tǒng)對(duì)接、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、公共機(jī)構(gòu)掌握的農(nóng)業(yè)、地圖、氣象等信息公開(kāi)方面取得進(jìn)展。

此外，為呼吁“食品安全”，農(nóng)作物生產(chǎn)信息將在云端公布。消費(fèi)者和食品行業(yè)將能夠隨時(shí)查閱購(gòu)買(mǎi)和采購(gòu)的農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)歷史，對(duì)個(gè)體生產(chǎn)者的信任將被社會(huì)認(rèn)可為農(nóng)產(chǎn)品的附加值之一。 至于機(jī)器人技術(shù)的使用，自動(dòng)駕駛拖拉機(jī)已經(jīng)商業(yè)化并被引入田間。許多拖拉機(jī)都會(huì)配備自動(dòng)轉(zhuǎn)向和自動(dòng)駕駛功能。例如，一名操作員同時(shí)操作多臺(tái)拖拉機(jī)，進(jìn)行耕地、碎土、整平、施肥、播種等。

除此之外，還將開(kāi)始引入各種機(jī)器人農(nóng)業(yè)機(jī)械。 水稻播種機(jī)利用傳感器測(cè)量水田的土壤深度（被耕作機(jī)軟化的土壤表層深度）和土壤肥力，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果自動(dòng)調(diào)整施肥量。 除草機(jī)器人活躍在田地周邊的坡（壟）上。鋤草機(jī)器人通過(guò)傳感器檢測(cè)傾斜角度，并根據(jù)傾斜角度控制左右履帶的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。結(jié)果，即使在陡峭的斜坡上，它也沿著等高線(xiàn)的方向直線(xiàn)行駛。 動(dòng)力輔助服支持裝卸和運(yùn)輸收獲物等繁重工作。傳感器檢測(cè)工人的姿勢(shì)和施加在手臂和腰部的力，電機(jī)驅(qū)動(dòng)將工人的負(fù)荷減輕約一半。

9、海洋開(kāi)發(fā) X 傳感器 2030 日本是世界領(lǐng)先的海洋國(guó)家之一，擁有廣闊的專(zhuān)屬經(jīng)濟(jì)區(qū) (EEZ)。但是，造船、航運(yùn)、漁業(yè)等傳統(tǒng)海洋產(chǎn)業(yè)處境艱難，海洋資源利用還不能說(shuō)取得了充分的進(jìn)展。傳感和海洋測(cè)量方面的技術(shù)創(chuàng)新對(duì)于突破這一障礙至關(guān)重要。 在海洋資源利用方面，甲烷水合物和海底熱液礦床的商業(yè)利用將在2025年左右開(kāi)始。 與此同時(shí)，海洋地形測(cè)量和化學(xué)成分測(cè)量的技術(shù)開(kāi)發(fā)取得進(jìn)展。例如，我們使用多波束回聲測(cè)深儀（回聲測(cè)深儀）、側(cè)掃聲納（海面探測(cè)聲納）和海底剖面儀（海底地層分析儀）來(lái)測(cè)量海底的地形和地層。 隨著此類(lèi)設(shè)備性能的進(jìn)步，將有可能高效地執(zhí)行海域調(diào)查、樣本采集和分析等任務(wù)。

此外，還將開(kāi)始努力將傳感和人工智能技術(shù)應(yīng)用于海水養(yǎng)殖和海產(chǎn)品管理，海產(chǎn)品是日本人重要的海洋資源。 將養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境狀況、魚(yú)的生長(zhǎng)狀況、養(yǎng)殖生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)魚(yú)的投喂自動(dòng)化。 可以遠(yuǎn)程確定位于遠(yuǎn)離港口的水域的水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)的狀況，無(wú)需派船出海查看情況。病害、赤潮等異常情況可快速處理。 水產(chǎn)養(yǎng)殖用傳感器進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)、水環(huán)境觀(guān)測(cè)、氣象觀(guān)測(cè)、水下相機(jī)觀(guān)測(cè)魚(yú)類(lèi)。海水養(yǎng)殖場(chǎng)的供電主要由光伏板提供，環(huán)境傳感器和能耗傳感器用于有效利用電力。

水下無(wú)人機(jī)（AUV）將在未來(lái)的海洋資源勘探、魚(yú)類(lèi)探測(cè)和海水養(yǎng)殖場(chǎng)監(jiān)測(cè)等方面發(fā)揮積極作用。 水下無(wú)人機(jī)配備了各種傳感器，例如用于定位和導(dǎo)航的慣性傳感器、用于避免碰撞的聲納、水下高度計(jì)、地面速度計(jì)和水下觀(guān)察相機(jī)。 海底無(wú)人機(jī)減輕了工作人員的負(fù)擔(dān)，降低了海洋調(diào)查和觀(guān)測(cè)工作的成本。

此外，我們還在開(kāi)發(fā)將自動(dòng)駕駛中，使用的傳感技術(shù)應(yīng)用到船舶上的自動(dòng)駕駛船舶。 自主船舶自動(dòng)或遙控執(zhí)行瞭望、船舶操縱、避碰（檢測(cè)其他船舶）、起飛和降落等。這將防止因人為因素造成的海上事故，緩解船員短缺問(wèn)題。此外，我們將使用傳感和人工智能技術(shù)推進(jìn)機(jī)器設(shè)備的異常檢測(cè)和預(yù)測(cè)性維護(hù)。 到2023年前后，國(guó)際就自主船舶裝備和運(yùn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成國(guó)際協(xié)議，并在此基礎(chǔ)上制定國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。 到 2025 年左右，自主船舶的商業(yè)化將開(kāi)始。將生產(chǎn)大約 250 艘利用新數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)提高運(yùn)營(yíng)效率的先進(jìn)船舶。

結(jié)語(yǔ)能源、健康、安全保障、機(jī)器人、人機(jī)交互（UI）、自動(dòng)駕駛、智能工廠(chǎng)、智慧農(nóng)業(yè)、海洋開(kāi)發(fā)這九個(gè)方面，是日本下一代傳感器協(xié)會(huì)認(rèn)為未來(lái)10年（2020-2030），發(fā)展空間最大的9大領(lǐng)域。這9大領(lǐng)域，也是目前許多日本傳感器企業(yè)進(jìn)行傳感技術(shù)開(kāi)發(fā)和布局最多的領(lǐng)域。 其中，能源被排在了第一位。日本作為一個(gè)資源貧乏的海島國(guó)家，資源問(wèn)題一直如夢(mèng)魘般困擾著日本人。 本報(bào)告發(fā)布于2018年10月，是日本下一代傳感器協(xié)會(huì)成立30周年特別報(bào)告。事實(shí)上，現(xiàn)在傳感器在文中提到的許多領(lǐng)域已經(jīng)廣泛使用，譬如掃地機(jī)器人、無(wú)人機(jī)、智能交通、城市生命線(xiàn)等等。 但在2018年，中國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)似乎還難以聽(tīng)到這些聲音。我國(guó)傳感器應(yīng)用技術(shù)落后日本、美國(guó)、德國(guó)等先進(jìn)水平20~30年，遠(yuǎn)大于傳感技術(shù)的落后水平。 中國(guó)對(duì)傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和重視，仍需加強(qiáng)！ 如需《傳感技術(shù)的普及與未來(lái)-智能社會(huì) X 傳感器 2030》原文（日文，PDF），可在傳感器專(zhuān)家網(wǎng)公眾號(hào)對(duì)話(huà)框回復(fù)關(guān)鍵詞【資料下載】找到對(duì)應(yīng)資料下載。

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審核編輯黃昊宇