小小传感器能否带ai驶入蓝海

1、日前， 中国科学技术大学潘建伟教授及 其同事张军等， 在国际上首次实现1.25 GHz InGaAs/InP单光子探测器单片集成读出电 路。 该技术突破可使高速量子通信终端设备 中体积占比最大的探测器模块尺寸减小一个 数量级以上， 为未来研制小型化量子通信系 统奠定重要的器件基础。 相关成果论文日前 发表于光学领域权威期刊 光学快报 上。 单光子探测器是微弱光测量最灵敏的 仪器， 在量子信息、 激光雷达、 光纤传感、 生 物荧光探测等领域有广泛的应用需求。 在量 子通信系统中， 通信波段单光子探测器是其 中的核心器件， 其性能直接决定了通信距 离、 通信速率等关键参数。 2012年以前， 我国所有的量子通信网 络中使用的该类型探测器工作频率均不超 过10 MHz， 严重制约了通信距离和通信速 率。 潘建伟团队通过发展正弦门控、 集成滤波、 后脉冲精确标定等一系列关键技术， 于 2012年在国际上首次研制出板级集成的 1.25 GHz InGaAs/InP单光子探测器， 将工作 频率提升了2个数量级以上， 同时探测器系 统体积降为2U标准机箱尺寸。 针对未来对小型化量子通信设备的迫 切需

2、求， 潘建伟团队在前期研究基础上， 进 一步发展了新型微弱雪崩信号提取技术； 并 利用低温共烧陶瓷 （LTCC） 技术， 最终研制 出1.25 GHz单光子探测器的单片集成读出 电路芯片， 尺寸为15毫米15毫米。 据了解， 下一步， 利用光电集成技术， 可 实现上述单片集成读出电路芯片与InGaAs/ InP雪崩二极管芯片和微型热电制冷器的混 合集成， 形成高速单光子探测器集成组件； 并与探测器系统附属电路相结合， 最终实现 一体化集成的微型高速单光子探测器模块。 吴长锋蚂蚁分泌信息素， 蛤蚌吐出肉舌， 蹬羚从震动 中预知危险从低等生物到高等生物，“传感” 无处不在。 “进化了千年的人眼， 只需要几个点的信息， 就能判断出这是不是个熟人。 ” 德国人工智能研究 中心科学总监菲利普斯鲁萨力克提到人类的这 个普通能力时， 觉得它很神秘。 作为人工智能科学 家， 他到现在还没能为古老的生物本能找到一个 恰切的模型。 人工智能的 “传感” 要从哪里才能更靠近 “灵 性” 这种微妙的感觉？ 近日， 苹果公司发表了一篇 新的人工智能论文， 将光学雷达传感器收集的原 始数据转化成3D测绘图， 引得

3、传感获得的信息从 纯数据向三维立体迈进了一步。 尽管距离 “灵性” 还有相当的距离， 但这项研究仍能启发人们将注 意力聚焦于人机交互中信息获取和处理的一端。配备 “初脑” 传感器可以更智能“阿尔法狗” 的2个远亲最近也火了： 一个是互 联网大会上展示 “唇语识别” 的搜狗中文 “汪仔” ， 另一个是在深圳实现了无人驾驶公交的 “阿尔法 巴” 。 前者打破定式思维， 将语义识别的传感器破 天荒地改成了光学传感， 用图像捕捉的信息判断 语言进行沟通； 后者车身上扁圆形的传感器很是 抢眼，“阿尔法巴” 靠它感知道路、 躲避障碍。 人类获取信息，80%是通过眼睛； 在人工智能 捕获信息的过程中， 视觉传感器也占据着相当重 要的地位目前主要有雷达、 视频2种方式。 视 频相较于雷达来说， 是整体展现， 呈现情况不易受 干扰； 而雷达对周围环境进行3D建模， 会比一般 的照相摄像头包含更多深度信息。 “目前应用的障碍传感设备有微波雷达、 超声 波雷达等， 也有通过捕捉视频图像的方法。 ” 北京 智能车联产业创新中心技术人员毕超介绍，“传感 设备会安装在车辆侧， 也会安装在道路侧， 要求 无缝覆盖。

4、 就像手机和基站的关系， 确保信号通 畅。 ” 通畅是基础， 判断是关键。“汽车的速度要求 无人判断和操作在毫秒之间， 因此计算两车之间、 车路之间、 车人之间的碰撞可能性必须要快。 ” 毕 超说， 信息的获取、 传递、 计算、 反馈等过程， 需要 一气呵成。 具体地说， 刹车或报警前， 有许多计算雷 达获取到三维点数据、 识别障碍物、 进行障碍物前 后2频对比， 识别静态还是动态； 动态障碍物计算 出运动速度、 结合无人驾驶汽车自身位置信息， 计算出避障所需的最小安全距离， 再决定对策。 怎么才能更快一点？ 业内尝试着将数据中心 “预处理” 的部分前移到传感器端。“我们进行了智 能传感器的尝试。 ” 升哲科技高级工程师刘正中 说，“原来传感器具备收集信号的单一功能， 但是 信号需要在传感器端和处理终端来回传递， 这些 需要时间也需要能源。 如果传感器能提前过滤掉 一些不必要的信息， 过程会精简不少。 ” 也就是说， 之前的传感器是严格的手、 眼、 耳、 鼻等感觉器官， 现在的它们配备了小小的 “初脑” 。 “这对于视频类的传感器非常有效， 因为视频的数 据量太大了。 ” 刘正中说。

5、“照相机我们已经研究得很透了， 雷达还需要 继续研究。 我们也需要进一步探索， 什么样的传感 器才能感知到人类感到的这些微妙变化。 ” 菲利普 说。AI市场对于传感器的需求在快速变化， 亟待新 型传感器的更新换代。新材料和量子技术让传感器突破极限同样心怀期待的， 还有美国国家工程学院院 士、 斯坦福大学教授鲍哲南。 她曾表示：“我们期待 新材料能带来颠覆性的技术。 目前把外界的信号 转变成电信号的载体是脆性的， 希望找到容易被 压缩、 可以拉伸的新材料。 我们还希望它有自愈 性， 可降解。 ” 有了新材料做基质， 将电子器件集成起来将 成为柔性电子和人工皮肤。 传感器 “硬朗” 的形象 将发生彻底改变， 不仅可以随意拉伸、 弯曲和旋 转， 在精确获取触感的同时， 甚至可以出汗。 资料显示， 中国科学院半导体研究所日前就 开发出一种超薄高像素柔性电子皮肤阵列。 通过 引入聚合物中空球纳米结构， 传感器对环境压力 展现出了超高的灵敏度， 能探测到0.6Pa的低压。 “在不同环境下拉扯揉折之后， 仍能感受到外部压 力与温度的变化。 为了避免人体生理信号监测中， 体表温度变化对器件的影响， 科

6、研人员还对传感 器进行了温度补偿， 进而提高器件在实际应用中 的检测精度。 ” 这项研究成果近期发表在 纳米能 源 上。 鲍哲南期待的变革与突破， 也从另一个维度 到来量子科技引入光学传感器的研究已经可 以达到应用级别。 “可以突破现有传感的速度与距离极限。 ” 麻省 理工学院进行过关于单光子成像的研究， 曾发表在 科学 杂志上。 相关研究人员介绍， 传统的光学三 维成像需要高强度光， 而量子科技和三维成像的结合， 能够实现平均每个像素只需要1个光子， 比传 统的主动光成像方法的效率提高几个数量级。 量子技术对光学成像的精确度、 速度以及距 离的提高都是颠覆性的。 从理论上说， 无人驾驶汽 车、 甚至无人驾驶飞机可以实现了。 由于它探测灵 敏， 甚至可以给细胞内的细胞器装上传感， 感知细 胞活动。 如果说通讯互联的规模是以人为载体的百亿 量级， 物物互联是以物为载体的万亿量级， 那以细 胞为载体的互联则将拥有超出人想象的潜力规模。开拓市场的潜力需要产业释放尽管传感器在研究层面展现出引领AI产业驶 入蓝海的潜力， 但在产业界却不温不火。 有分析文章指出， 在人工智能硬件领域， 有芯 片和

7、传感器两个方向。 在芯片领域国内还有几家 数得出的企业， 而传感器几乎全部依赖进口。 “脑电波的测量仪器基本是进口产品， 传感器 的精度等性能比较稳定。 ” 中国标准化研究院研究 员张运红说。 东南大学相关学科实验室数据记载， 一个六维力传感器大概价格为10万元， 基本来自 进口。 相较于应用层面和系统层面， 这个起着支撑作 用的 “栋梁” 元件没能入得大多数投资者和产业者的 眼。“不会讲故事， 引不来投资。 ” 有分析这样调侃。 中国科学院软件研究所研究员戴国忠的观点 更加系统：“传感器是人机交互的重要组成部分， 人 机交互和人工智能是不同的着力方向。 ” 他对这2个 领域60年来的历史进行了分析， 得出规律： 人工智 能热的时候， 人机交互的发展将处于低谷； 而人机 交互受关注时， 人工智能的热潮就会反落回去。 这样的此消彼长可以追溯到它们诞生时。“斯 坦福大学人工智能实验室主任约翰麦卡锡等人 提出人工智能时试图构建能复制人类行为的计算 机系统， 而麻省理工学院的心理学和人工智能专 家约瑟夫 利克莱德提出人机交互时， 则是希望机 器能够完成人类交给的任务。 ” 戴国忠说， 追求目

8、标趋同， 但是研究思路和方法完全不同。 尽管在实际的产业发展过程中， 二者是难分 彼此的； 但这种学术上的区分很大程度上更有助 于明确研究目标和方向， 引导产业均衡发展， 避免 “一哄而上”“一头热” 。 传感器遇冷正引起业内观察者的关注， 希望 那些冷门但重要的AI必备区域， 不会成为产业发 展的短板， 而是能够推进AI实现整体进化。 张佳星042017年12月15日 星期五 http:/ 国际新闻热点小小传感器 能否带AI驶入蓝海据 悉尼先驱晨报 近日报道， 澳大利亚正计划大力发 展小行星采矿， 一方面是希望获取自然资源， 另一方面也是 为了从庞大的太空产业分得一块 “蛋糕” 。 但专家也表示， 小 行星采矿面临很多问题， 除了技术上的， 还包括相关法律法 规的制定等。成立小行星采矿研究团队澳大利亚国立大学天体物理学家布拉德 塔克加入了 一个国家研究团队， 正为未来的小行星采矿作业开发一个 模型。 塔克认为， 最可行的办法是开采 “本地” 小行星将 一颗近地小行星推进到地球、 月球和太阳的引力范围内， 可 以让其漂浮在地球上空。 澳大利亚拥有丰富的采矿经验， 而且该国即将成立自 己

9、的太空机构国家航天局。 塔克表示， 这可能是澳大利 亚在太空领域贴上自己 “标签” 的绝佳机会。 他说：“澳大利 亚的小行星采矿项目于今年8月启动， 如果成功， 人类将获 得取之不尽用之不竭的资源。 这可能改变全球的格局以及采矿方式， 我们距离这一目标并不太遥远。 ” 研究小组认为， 澳大利亚可能采取的方式包括朝附近 的小行星发送太空飞船， 或者让小行星降落在地球上。 塔克 博士说：“这并非遥不可及， 我们正在设计飞行模型， 有望在 2025年左右研发出来。 ” 采矿项目团队由澳大利亚国立大学、 南澳大学、 阿德莱 德大学和西悉尼大学的60位学者组成。 他们的专业涵盖太 空工程、 天体物理、 经济和法律学等， 以应对小行星采矿业 务带来的无数挑战。 目前， 团队正在寻找一家澳大利亚矿业 公司开展合作。 自20世纪90年代后期以来， 澳大利亚航空业迅速增 长， 政府宣布成立航天局的目的， 正是为了从全球4200亿 美元产值的太空产业中分一大杯羹。太空采矿是门大生意为获得自然资源， 开采小行星的想法由来已久。1903 年， 俄罗斯著名火箭科学家康斯坦丁齐奥尔科夫斯基将 “探索小行星” 列为征服太空的14个方面之一。 小行星富含 不同的自然资源， 一些富含有机物质， 可以涵养水分； 另一 些则富含各种金属。 塔克博士说， 他们的首要目标将是一颗大约45公里 宽的小行星， 这类小行星可能含有约50万吨贵金属。 他说： “你可以从一颗小行星获得供地球使用300年的铂金， 这将 彻底改变铂金市场。 ” 除了稀有金属， 水资源也是小行星采矿公司的主要目 标。 氧气和氢气可用来制造火箭燃料， 因此水将成为未来航 天工业的重要资源。 科廷大学矿业学院教授菲尔 布兰德说：“太空中任何 形式的水源都是非常重要的资源， 有一种 原始小行星 富 含有机物， 很多有机物的含水量高达5%10%。 如果有机 会获得此类物质， 就可以自己制造燃料和大气。 ” 布兰德和塔克都是美国国家航空航天局 （NASA） 下属 科学团队成员， 他们去年9月向一颗名为 “贝努”（Bennu） 的小行星发射了 “源光谱释义资源安全风化层辨认探测器” （Osiris-Rex） 。 探测器将于明年到达该小行星，

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