傳感器的三個(gè)分類，什么是人工智能傳感器？

IOT可穿戴設(shè)備的巨大增長(zhǎng)空間給各種類型的傳感器帶來機(jī)會(huì)，包括慣性、壓力、溫濕度、氣體類傳感器等。作為全球MEMS傳感器第一大供應(yīng)商，博世目前每年出貨大概15億顆。在2005年從博世汽車電子MEMS Sensors部門獨(dú)立出來了Bosch Sensortec部門，并主要針對(duì)消費(fèi)電子領(lǐng)域提供傳感器，目前Bosch Sensortec每天大約有500萬(wàn)顆芯片產(chǎn)量，平均市占率達(dá)到40%左右。

近年來，單一的智能手機(jī)市場(chǎng)開始遇到瓶頸，從2017年下半年的情況來看，全球智能手機(jī)市場(chǎng)出貨量呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨緩趨勢(shì)。業(yè)界迫切需要新的產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)來替代智能手機(jī)增長(zhǎng)停滯的空白。根據(jù)IDC 2017年的數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)總體的可穿戴市場(chǎng)從2017年的1億1320萬(wàn)出貨量以18.4%的復(fù)合年增長(zhǎng)率在2021年增長(zhǎng)到2.223億，這幾乎是2017年數(shù)字的兩倍。

Bosch Sensortec GmbH亞太區(qū)總裁百里博

可以說，可穿戴市場(chǎng)從手環(huán)產(chǎn)品最基本的計(jì)步、心率功能開始逐漸智能化升級(jí)，越來越多的混合/智能手表產(chǎn)品開始出現(xiàn)，并從過去手機(jī)的配件定位向獨(dú)立的移動(dòng)計(jì)算終端演進(jìn)。隨著可穿戴產(chǎn)品的智能化程度越來越高，更低功耗的解決方案、更多功能應(yīng)用到加入、更小的體積尺寸成為業(yè)界的普遍瓶頸。

在近日舉行的慕尼黑電子展上，Bosch Sensortec針對(duì)業(yè)界痛點(diǎn)一口氣推出了三款產(chǎn)品，包括BMA400超低功耗加速度計(jì)，高性能6軸慣性測(cè)量單元（IMU）BMI085，以及互動(dòng)激光投影模組。其中Bosch Sensortec更是重點(diǎn)介紹了一款可量產(chǎn)的互動(dòng)激光投影模組。

超低價(jià)與低功耗，智能手機(jī)傳感器新趨勢(shì)

“IoT應(yīng)用非常細(xì)分，因?yàn)檫@里面有很多很多類型的傳感器會(huì)被使用到。包括慣性、壓力、溫濕度、氣體傳感器等等。如果要說什么樣的傳感器是我們2018年最具有發(fā)展性的，我們看到的是在可穿戴耳機(jī)應(yīng)用或是智能手表領(lǐng)域的發(fā)展?！?Bosch Sensortec GmbH亞太區(qū)總裁百里博對(duì)《國(guó)際電子商情》記者表示，傳感器在智能手機(jī)中的應(yīng)用目前呈現(xiàn)幾個(gè)趨勢(shì)：

一方面是加速度傳感器已經(jīng)非常飽和，在向超低價(jià)的方向走?！俺蛢r(jià)不是我們關(guān)注的市場(chǎng)，我們要提供高品質(zhì)、高性能的傳感器。我們也認(rèn)為加速度傳感器在很多新興市場(chǎng)還是有很多成長(zhǎng)空間，同時(shí)加速度傳感器的技術(shù)發(fā)展并沒有到極限。” 百里博表示。

另一方面加速度傳感器在IoT設(shè)備中開始向超低功耗發(fā)展，以滿足更加多元化的應(yīng)用。比如此次發(fā)布的BMA400只需要4μA的超低功耗，可以極大的延長(zhǎng)可穿戴設(shè)備（如健身帶、智能服裝、腕表和活動(dòng)追蹤器）所配電池的使用壽命，使得許多IoT設(shè)備可以僅憑紐扣電池進(jìn)行長(zhǎng)期供電。

傳感器的三個(gè)分類，什么是人工智能傳感器？

2017年，博世成立了全球人工智能研究中心，主要關(guān)注人工智能中的深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域，這些技術(shù)會(huì)更多的應(yīng)用到自動(dòng)駕駛技術(shù)中。那么針對(duì)消費(fèi)類電子的Bosch Sensortec產(chǎn)品線能否跟AI應(yīng)用結(jié)合呢？百里博表示，目前傳感器的類別大致可以分為三個(gè)區(qū)塊。最簡(jiǎn)單的傳感器有一個(gè)中斷機(jī)制，里面有個(gè)特定功能。“例如手機(jī)拿起來，它就會(huì)告訴你一個(gè)訊號(hào)，是你要來判斷的，就是手機(jī)這個(gè)是用來做決定跟處理。”

第二種產(chǎn)品是BMA400這樣的產(chǎn)品，除了有中斷機(jī)制，還會(huì)有預(yù)先編程好的功能，比如手環(huán)中計(jì)步器的使用、敲擊識(shí)別的應(yīng)用，這些都需要預(yù)先變成，針對(duì)復(fù)雜的使用場(chǎng)景進(jìn)行優(yōu)化。

第三種產(chǎn)品是能夠?qū)W習(xí)使用者的環(huán)境、習(xí)慣、感知。這些傳感器可以更智能輸出到符合用戶期待的數(shù)據(jù)，并針對(duì)這樣的數(shù)據(jù)來作分析，之后再提供需要的運(yùn)算。筆者認(rèn)為，第三種產(chǎn)品可以稱得上是“人工智能”傳感器，因?yàn)榭梢宰晕覍W(xué)習(xí)。百里博表示，第三種產(chǎn)品會(huì)在今年底、明年初量產(chǎn)。

此外，隨著人工智能應(yīng)用的普及，僅僅依靠智能手機(jī)來進(jìn)行環(huán)境數(shù)據(jù)采集會(huì)遇到一些困難。比如用戶一旦將智能手機(jī)放到褲兜里，很多傳感器會(huì)被蓋住，這個(gè)時(shí)候收集的數(shù)據(jù)會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，甚至無(wú)法發(fā)生作用。而不管是機(jī)器視覺還是語(yǔ)音助手等服務(wù)都需要大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和學(xué)習(xí)，同時(shí)對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行更詳細(xì)、不簡(jiǎn)單的監(jiān)控和數(shù)據(jù)收集。“比如說去年我們推出的另外一個(gè)傳感器BME680，它是四合一的環(huán)境傳感器。而我們推出的BMA1680，就集成了溫濕度以及壓力、氣體傳感器。除了手機(jī)外，這些環(huán)境傳感器更適合放到IoT設(shè)備上偵測(cè)環(huán)境?！?百里博認(rèn)為，不僅是在手機(jī)上，而且應(yīng)該在手環(huán)、手表、耳機(jī)等IoT設(shè)備上加入更多的環(huán)境傳感器，這樣手機(jī)變成數(shù)據(jù)處理和計(jì)算的中心，而其他IoT設(shè)備變成不同的檢測(cè)節(jié)點(diǎn)，可以在不同的部位感知周邊環(huán)境。百里博認(rèn)為IoT設(shè)備更適合用來進(jìn)行環(huán)境檢測(cè)，比如將一些動(dòng)作傳感器放到智能手表和手機(jī)中，將壓力傳感器放到智能耳機(jī)中?！拔磥砗芏嗉?xì)小的可穿戴設(shè)備都會(huì)用到這些傳感器，去解決手機(jī)長(zhǎng)期放在口袋中無(wú)法搜集數(shù)據(jù)的困擾。

除了手機(jī)和可穿戴產(chǎn)品，AR/VR類設(shè)備也是Bosch Sensortec關(guān)注的重點(diǎn)。根據(jù)IDC預(yù)測(cè)，到2021年，AR/VR耳機(jī)的市場(chǎng)總量將增至810萬(wàn)部，相當(dāng)于年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)56%。百里博認(rèn)為，以往AR/VR設(shè)備需要通過外部的激光、攝像頭來進(jìn)行定位輔助，而Bosch Sensortec推出的高性能6軸慣性測(cè)量單元（IMU）BMI085則可幫助這些設(shè)備實(shí)現(xiàn)本地的導(dǎo)航定位、運(yùn)動(dòng)跟蹤等應(yīng)用，也可以減少令人不適的暈動(dòng)病效應(yīng)。百里博同時(shí)也表示，在以往類似的高階IMU產(chǎn)品主要應(yīng)用到旗艦智能手機(jī)中，智能手機(jī)一般采用的是Bosch Sensortec的BMI055產(chǎn)品線，而BMI085則是BMI055產(chǎn)品線的后續(xù)產(chǎn)品，在性能上均有所提升?！皬慕衲甑内厔?shì)來看，我們的客戶已經(jīng)從單純的加速度傳感器，提升到IMU傳感器。目前大部分（AR/VR）客戶都在使用BMI055這樣的產(chǎn)品，這在手機(jī)上是相當(dāng)少見的。” 百里博表示，由于應(yīng)用場(chǎng)景不同，AR/VR類產(chǎn)品在使用中會(huì)做不同的優(yōu)化。

值得一提的是，隨著可穿戴產(chǎn)品智能化程度的提高，功能應(yīng)用變得越來越復(fù)雜，因此也需要更復(fù)雜的人機(jī)交互方式。SONY在2014年就公布了一段概念宣傳片，宣稱其Cicret腕帶可以在使用者手臂上投射屏幕，用戶可通過點(diǎn)擊屏幕投影、做手勢(shì)的方式操作腕帶。據(jù)稱這項(xiàng)針對(duì)可穿戴設(shè)備的新興投影互動(dòng)技術(shù)供應(yīng)商為法國(guó)的Smartpubilc，該公司一直致力于皮膚投影顯示屏的可行性實(shí)驗(yàn)。可惜幾年過去，量產(chǎn)產(chǎn)品仍然遲遲無(wú)法上市，依舊是“實(shí)驗(yàn)室”產(chǎn)品。

不過，這次Bosch Sensortec展示的交互式投影模塊采用了獨(dú)家MOEMS激光掃描技術(shù)，可靈活地將任何表面轉(zhuǎn)化為直觀和具有視覺吸引力的虛擬用戶界面，應(yīng)用場(chǎng)景包括家用電器、智能揚(yáng)聲器、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡、可穿戴設(shè)備等。百里博表示，這是目前可穿戴真正可使用的量產(chǎn)技術(shù)。

其實(shí)目前這種激光互動(dòng)投影技術(shù)已經(jīng)有不少產(chǎn)品采用，但是要把模塊做得很小，使得體積、功耗、性能滿足可穿戴設(shè)備的使用就很難了。百里博表示，與目前主流的DLP、LCOS技術(shù)相比，MOEMS激光掃描技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)喪失亮度，因?yàn)槭峭ㄟ^激光直接打到要成像的地方，所以不需要鏡片的對(duì)焦環(huán)來對(duì)焦，可以自動(dòng)對(duì)焦，同時(shí)可以在任何平面上進(jìn)行投射。“比如手表來說，我們可以投在手上的尺寸已經(jīng)遠(yuǎn)大于手表可以提供的內(nèi)容，比如撥號(hào)、天氣、溫度的表現(xiàn)，這些足以應(yīng)付到智能手表的場(chǎng)景。” 百里博同時(shí)表示，以后智能手機(jī)也不一定會(huì)有屏，通過這種全新的交互方式，手機(jī)的產(chǎn)品形態(tài)有可能發(fā)生重大變化。“所以我們認(rèn)為未來3、4年會(huì)變成一個(gè)有趣的發(fā)展，以后手機(jī)可能是純粹的通信中心，也可能更多的計(jì)算和傳感會(huì)通過穿戴設(shè)備實(shí)現(xiàn)?！?/p>

當(dāng)然，由于這種MOEMS激光掃描技術(shù)比較新，還不是量產(chǎn)產(chǎn)品，因此目前這種模塊的成本還較高。百里博認(rèn)為，隨著激光的效率增加，尺寸逐漸變小，未來的成本下降取決于是否有足夠多的使用場(chǎng)景。對(duì)于消費(fèi)者來說，是否為新技術(shù)買單主要是因?yàn)橛写罅康膽?yīng)用?！拔覀冾A(yù)測(cè)可能在三年后會(huì)是一個(gè)比較大的爆發(fā)期，到時(shí)候成本會(huì)非常具有吸引力?！?/p>