科技界普遍認為,，移動互聯(lián)網(wǎng)時代之后,，將是物聯(lián)網(wǎng)時代,。物聯(lián)網(wǎng)的英文縮寫是IoT(Internet of Things),，即萬物相連的互聯(lián)網(wǎng),。要建構這張變革人類生活的網(wǎng)絡,，至少需要三個領域的技術突破：傳感器,、大數(shù)據(jù)和人工智能,。與后兩個名詞相比，傳感器 的公眾知名度不算高,，但事實上,，傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的基礎，而且已大量安裝在智能手機里,，成為我們生活中不可或缺的電子器件,。

　　上海科研人員在研制哪些傳感器?為什么說它們是物聯(lián)網(wǎng)時代的智能“感官”?來看專家怎么說,。

　　智能手機

　　傳感器各顯神通

　 　傳感器是一種檢測裝置,，能感知各類信號，并將它們轉化為電信號或其他形式的信息輸出,，以滿足信息的傳輸,、處理、存儲,、顯示,、記錄和控制等要求。上海矽睿 科技有限公司首席執(zhí)行官謝志峰博士介紹,，人們平時講的傳感器,，其實是傳感機系統(tǒng),，也稱微機電系統(tǒng)(MEMS)，因為它們雖然體積微小,，但都是由傳感器,、集成電路芯片、算法等組成的系統(tǒng),。

　　如今的智能手機,，傳感器已是標配，如蘋果iPhone6安裝了加速度計,、陀螺儀,、電子羅盤、指紋傳感器,、距離與環(huán)境光傳感器,、MEMS麥克風、圖像傳感器,、氣壓傳感器等8種傳感器,，三星Galaxy S4安裝了12種傳感器。

　 　在嘉定區(qū)的上海物聯(lián)網(wǎng)中心,，謝志峰向記者展示了矽睿公司研制的全球首款單芯片三軸AMR磁傳感器,。磁傳感器也叫磁力計、電子羅盤,，具有指南針功能,，封裝 后只有1.2毫米見方。與iPhone配備的AKM磁傳感器相比,，這款AMR磁傳感器的誤差更小,，僅為正負1度;而與市場上采用3顆芯片的AMR磁傳感器 相比，它只用1顆芯片,，集成度更好,，成本更低。安裝它的手機有能力進行室內(nèi)導航,，在GPS無法使用的情況下，為用戶精確定位,，每步行100米,，誤差僅2— 3米。磁傳感器還可應用于醫(yī)療檢測,。醫(yī)學研究表明,，人體癌變部位的微磁場會出現(xiàn)異常，而磁傳感器能測出人體微磁場的強度和方向,，因此有望應用于腫瘤早期篩 查,。

　　加速度計也是智能手機的標配,。為了向記者介紹這種傳感器，謝志峰請人用3D打印機制作了一個放大200倍的傳感器模型,。只見模型器 件分為兩部分,，一部分固定，另一部分可振動,。當安裝這種傳感器的手機和可穿戴設備運動時,，振動部分能通過電容變化測出運動狀態(tài)的改變。安全氣囊能在汽車碰 撞時及時彈出,，就是因為裝有加速度計,。蘋果公司把它裝入手機，使手機擁有了轉屏功能,。

　　陀螺儀是測量角速度的傳感器,。許多人喜歡通過轉動手機屏幕玩賽車、酷跑類游戲,，正是得益于陀螺儀的功能,。如今，手機拍照時即便抖動,，照片往往也不會模糊,。這也得益于陀螺儀，它在拍照時測出手機正在抖動后,，會及時讓相機軟件予以糾正,。

　　“仿生眼”

　　性能向人眼靠攏

　　加速度計和陀螺儀，其實在人體內(nèi)也有,。中科院上海微系統(tǒng)所研究員,、中央“千人計劃”專家張曉林博士介紹，耳朵里的前庭器有半規(guī)管,，可以測旋轉;有耳石,，可以測出平移加速度。這些器官能確保人在各種狀態(tài)下保持平衡,，及時避險,。

　 　事實上，多種傳感器的功能與人和動物的感官功能類似,。鳥類體內(nèi),，好比有磁傳感器;“電子鼻”可用于食品質量檢測、毒品搜查,，與狗鼻相仿;味覺傳感器將化 學材料與微電子器件結合,，能識別多種味道;聽覺傳感器與人工智能結合后，能判斷各種聲音源的方向和距離,，并能與人對話,。

　　在所有“感官”傳感器中,，視覺傳感器的研發(fā)難度最大。張曉林告訴記者,，國際上已研制出的視覺傳感器包括：雷達式傳感器,、單攝像機傳感器、雙攝像機傳感器等,。雷達式傳感器是一種主動式視覺傳感技術,，與被動式采光的攝像機相比，能耗比較大,，“看”到的圖像信息也不夠多,，未來不會是機器人的主流技術。攝像機則與人眼一樣,，都是被動式采光,，但如果只用一臺攝像機，就無法獲取立體圖像,，所以雙攝像機傳感器是未來視覺的主流技術,。

　 　谷歌、奔馳,、斯巴魯正在研制的無人駕駛汽車,，都采用雙攝像機傳感器。不過,，這些公司研制的視覺傳感器都是固定的雙目,，而不像人眼那樣左右眼配合運動。張 曉林在日本獲得機器人博士學位后,，做了8年人眼生理學研究,，認為模仿人眼、雙攝像機協(xié)調(diào)運作的視覺傳感器才是最優(yōu)技術方案,。從日本歸國的他,，正在帶領團隊 進行“仿生眼”研究，并組建了上海弼智仿生高科技有限公司,，從事科技成果轉化,。

就像人的雙眼一樣，仿生眼的左右眼在觀測時,，能協(xié)調(diào)運動,，保持一種基本固定的位置關系。這樣一來,，兩臺攝像機采集的圖像就有了很高的匹配度，使計算 機三維建模的精準度大幅上升,。完成三維建模后,，包括無人駕駛汽車在內(nèi)的機器人可以準確識別外部世界,，而不會像過去的機器人那樣無法區(qū)分真實的人臉和人臉照 片。

　　人眼還具有跟蹤物體,、跳躍性切換觀測,、防震動等優(yōu)越性能，仿生眼團隊經(jīng)過多年研究,，讓機器人的雙眼基本具備了這些能力,。在實驗錄像 中，記者看到,，裝有仿生眼的機器人能自行走出實驗室,，在大樓走廊里避開各種障礙物后返回;對準一只乒乓球的仿生眼，能一下子轉變方向,，對準另一只乒乓球; 在防震實驗中,，放在馬鞍上的仿生眼雖然上下振動，采集到的圖像卻很穩(wěn)定,。

　　上海要為

　　智能時代搶占先機

　　目前,，上海市科委正在聯(lián)合多家企業(yè)和高校院所，準備研發(fā)一款擁有智能“五官”的服務機器人,。精準的三維視覺,、智能的語音對話、靈巧的雙手……是未來服務機器人的標配,。許多專家預測,，今后每家都會有智能機器人，成為每個人生活中不可或缺的助手,。

　 　近日,，微信上流傳一篇文章，稱未來5—10年內(nèi),，我們將進入“智能一切”時代,。在這個時代，手表,、項鏈,、戒指、眼鏡,、桌子,、汽車等幾乎所有終端設備，都 是智能化的,。從早晨睜開眼的那一刻,，你就置身于一個智能機器人充斥的環(huán)境中。房間本身就是智能機器人，智能衛(wèi)浴會為你自動調(diào)整洗浴水溫,，智能廚房會自動烹 飪早餐,。出門上班時，交通工具是一輛無人駕駛汽車,。走進辦公室后,，智能桌子會立刻感應到，為你打開電子郵箱和一天的工作日程表,。你的手上戴著一枚具有感應 和身份認證功能的戒指,。走到冰箱前，用戒指敲一下冰箱,，它會自動通過文字,、圖像或語音告訴你哪些水果沒有了，你能在冰箱觸摸屏上直接下單購買,。走到衣櫥前 用戒指敲一下,，它會自動告訴你哪幾款適合搭配，你也可以通過衣櫥直接進入電商頁面,，選購新款服裝,。

　　所謂的“智能一切”時代，就是物聯(lián)網(wǎng)時代,。這個時代很可能會到來,，雖然未必是未來5—10年內(nèi)。中科院上海微系統(tǒng)所所長王曦院士認為,，萬物互聯(lián)是那個時代的特征,，配備在各種物品上的傳感器數(shù)量將達到千億規(guī)模，上海應在傳感器產(chǎn)業(yè)的國際競爭中加快布局,，占得先機,。

　　為此，中科院上海微系統(tǒng)所在政府的支持下組建了上海微技術工業(yè)研究院,，已孵化出上海矽?？萍加邢薰?、上海弼智仿生高科技有限公司等一批研發(fā)各類傳感器的企業(yè),。他們自主研發(fā)的產(chǎn)品已陸續(xù)進入市場,，為各種智能終端提供“感官系統(tǒng)”。