今年早些时候,惠普公司宣布启动其地球中央神经系统(CeNSE)项目,这是一项为期10年的计划,旨在地球上嵌入多达一万亿个图钉大小的传感器。技术专家表示,这种普及传感网络收集的信息可能会像互联网改变商业一样深刻地改变我们对世界的认知。“人们不知道网络会到来,”技术预测家保罗·萨福说。“我们现在正处于普及传感的时刻。一场惊人的革命即将来临。”
通用传感器的普及,或称“微尘”,以及计算机分析数据并推荐或启动对数据产生的响应的能力,不仅将增强我们对自然的理解。它还可能促成建筑物管理自身能源使用、桥梁在需要维修时向工程师发出警报、汽车跟踪交通模式并检测坑洼,以及能够区分入侵者和狗的脚步声的家庭安全系统等等。
CeNSE是迄今为止宣布的最大胆的项目,但惠普并不是唯一一家开发技术以实现普及传感的组织。英特尔也在设计新型传感器封装,许多大学实验室也是如此。
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尽管该领域势头强劲,但这种充满传感器的未来绝非必然。这些设备需要生成丰富、可靠的数据,并且足够坚固以在恶劣环境中生存。传感器封装本身将很小,但所需的计算工作将是巨大的。它们收集的所有信息都必须传输、托管在服务器场上并进行分析。最后,总会有人为此买单。“存在根本的经济学问题,”加州大学洛杉矶分校的计算机科学家黛博拉·埃斯特林指出。“每个传感器都是非零成本。存在维护、电力、保持校准的问题。你不能只是到处乱扔。”
事实上,惠普高级研究员彼得·哈特韦尔承认,为了让CeNSE实现其目标,传感器需要几乎免费。这就是惠普设计一种单一的、通用的、图钉大小的封装的原因之一,该封装堆叠了各种仪表——光、温度、湿度、振动和应变等——而不是一系列用于不同任务的设备。哈特韦尔表示,专注于一种通用设备将提高产量,降低每个单元的成本,但也可能使惠普能够使用相同的传感器同时为多个客户提供服务。
以他的首席工程项目——超灵敏加速度计为例。该传感器内置于芯片内部,可跟踪微小的内部可移动平台相对于芯片其余部分的运动。它可以测量加速度变化的精度是任天堂 Wii 技术的 1000 倍。
哈特韦尔设想每隔 16 英尺在高速公路上放置一个这样的图钉。由于温度、湿度和光传感器,这些微尘可以充当微型气象站。但加速度计的振动数据也可以进行分析,以确定交通状况——大致有多少辆汽车经过以及速度有多快。他猜测,当地公路部门会对这些信息感兴趣,但也有潜在的消费者应用。“您的无线公司可能希望获取这些信息并告诉您如何最快地到达机场,”哈特韦尔说。
当然,所有这些数据的收集和传输都需要电力,为了保证更长的寿命,惠普图钉不会仅仅依靠电池。“它将具有某种能量收集能力,”哈特韦尔说。“也许是太阳能电池板或热电设备,以帮助保持电池充电。”
考虑到电力障碍,其他团队正在完全放弃电池。在西雅图的英特尔实验室,工程师乔什·史密斯开发了一种依靠无线电力运行的传感器封装。与惠普图钉一样,英特尔的 WISP 或无线识别和传感平台也将包括各种仪表,但它还将从远程射频识别芯片读取器发射的无线电波中获取能量。史密斯说,单个插入墙壁插座的读取器已经可以为五到十英尺外的原型 WISP 网络供电并与之通信——这个距离应该会增加。
史密斯列举了许多与哈特韦尔相同的基础设施相关可能性,以及许多其他用途。如果将 WISP 放置在标准家用物品(如杯子)上,这些标签可以告知医生中风患者的康复进展情况。史密斯解释说,如果患者通常使用的杯子保持静止,那么这个人可能就没有起身活动。
普及传感的潜在应用非常广泛——一位物理学家最近联系了他,询问使用 WISP 监测拟议中的中微子探测器外部温度的情况——正如互联网一样,史密斯说,不可能预见所有这些应用。“就它将对我们的生活产生的影响而言,”哈特韦尔补充道,“你还没有看到任何东西。”