智能硬件 传感器：人工智能硬件中的冷门：传感器

前几天有读者留言，跟我讨论AI过分火爆和泡沫开始膨胀的事。
确实，现有的AI产业基数和舆论、资本对它助推是并不对等的，其中泡沫确实存在。事涉AI则必强大绝对是一种盲目的价值观。但AI的优势在于这种基数近乎于无限底层，能够提供的应用场景过分巨大，所以在众多应用场景没有被验证到底之前，也很难去判断他的泡沫到底有多少。
另一方面，AI完全处于刚刚起步的阶段，我们看到了很多企业火爆异常。但却可能忽略了另一个问题：这些企业都集中堆积在某几个领域内，而AI作为整体真正发展，需要的支撑条件很多。其中很多产业要素目前还处在非常薄弱，甚至冷清的阶段：比如说传感器。
事实上，非常多的AI动作和应用场景依赖于合适的传感器来达成。相比于隔壁几个领域的锣鼓喧天，这个领域确实太寂寞了点。
传感器：冷门不代表不重要
把AI分为技术和应用两个大方向的话，应用这边会是Fintech、人工智能安防、无人驾驶等领域，而技术这边又会被分成三个部分：数据运算能力、解决方案，以及硬件。
相比于数据运算包含各种各样的数据、算法、运算力和平台，解决方案包括生物识别、计算机视觉、NLP等等部分，人工智能硬件领域包括的东西最简单，只有两种：芯片和传感器。
当然，这里说的硬件不包括各式各样的机器人和智能设备，仅仅讨论为设备提供智能的”必需品“。芯片相当于大脑，传感器相当于感官，都是人工智能与万物建立联系的必备条件。
相比于早期的工业传感器，人工智能领域的传感器发生了很多变化：比如对运算能力和算法的适应，比如对多种感知数据的综合识别，比如中转能力。就像人工智能来了，大家都知道要把芯片换掉一样，传感器的更新换代，也是世界范围内AI浪潮所无法避免的议题。
但相比于对GPU等适配人工智能的芯片的研发投入与重视程度，显然国内产业对传感器的关注是严重不足的。即使不跟机器视觉这样动辄几亿融资的领域比较，在芯片研发上国内至少还有寒武纪、地平线等明星企业，以及BAT巨头的入场。相比较而言，国内做智能传感器的最大体量公司基本也就刚刚完成A轮。
确实，AI硬件的技术准入门槛更高。与国内传感器产业的老套路大相径庭。但这个领域留给国内厂商和创业者的机会在于：AI市场对于传感器的需求在快速变化，国际厂商的传统优势很多无从发挥。
总之大家的起点差不多，市场相对公平，巨头进场的门槛也更大。
左拥自动驾驶，右抱物联网
AI传感器的未来，很大程度在于综合其他领域的发展，战略高地位置很快会被凸显出来。
最直接的价值，恐怕就来自于自动驾驶领域。在传感器领域得到广泛关注的，除了谷歌等巨头推出的激光传感器，就要属博世等老牌汽车零部件制造商推出的，适用于ADAS等自动驾驶解决方案的传感器硬件。
自动驾驶的核心，是让车绕过人类感官与交通环境实现交互。这就极大程度依赖雷达、视觉摄像头以及多种多样的传感器装置。并且与一般情况下的常识相反，如今自动驾驶产业追求的传感器并不是传感和运算能力的极致化。反而是性价比高，能够配合车辆生产的中低端传感器。
没办法，谷歌的无人车方案是挺好，但是造价实在太高。如今业界一般认同，未来自动驾驶和无人驾驶解决方案，将是传感器和车辆中枢运算系统协作解决交通问题——谁也别太贵，这才能让高等级自动驾驶成功商业化。
而寻求性价比，正是国内制造业的看家本领。自动驾驶可谓是自主品牌汽车的一次盛宴，而盛宴开场，也给传感器留下了一角舞台。
另一个巨大的传感器应用市场，在于正在快速蔓延的物联网系统。生物识别、自动生产和智能家居，都需要新型传感器的协助。而且随着物联网体系的多元化发展，应用到的传感器类别也会越来越多。这个需求扩张下，也会给传感硬件以发展机遇。
More story，more money
说实话，人工智能硬件——这里特指起支撑作用的元件，之所以发展速度低于AI语音和机器视觉类的AI企业，很大一部分原因在于可讲故事的点太少。
虽然听起来有点雷人，但我们所处资本市场的特点，是热爱讲故事，讲想象空间，不惜一切代价扩大估值。
底层硬件在这些领域相对吃亏，但好在传感器系统也不是完全没有优势。比如这里可以编写几个传感器讲未来故事的例子。
1、数据采集者：
我们知道，AI战很大程度是数据为王。而传感器除了让机器感知外界之外，另一个作用在于收集数据。重点宣传传感数据的价值，和再利用这些数据的可能性，也许是个比较好的附加价值。
2、结合无人经济：
在无人经济如火如荼的今天，传感器作为物联网与人类交互的主要设备，也许会水涨船高。传感器的花样翻新，可以为无人经济和多种场景下的生物识别提供解决方案。物联网领域最受青睐的就是泛在场景。这也是AI传感器的优势。
3、作为技术与应用场景之间的接驳点：
当然，最好的故事来自于合理的逻辑推论。以自动驾驶为例，汽车本身需要传感器作为技术与硬件的交互，来解决人类出现的核心问题。这个逻辑在众多可能达成智能化的设备上都是通用的。一方面是识别、判断、推论等技术解决方案，一边是五花八门的外界数据，传感器在其中拥有的空间非常广阔。
说实话，传感器是不是一门好生意不太好说。技术门槛和市场需求的快速蜕变，都让这个领域充满了不确定性。本文的目的更多是提醒你注意那些冷门但重要的AI必备区域，AI在广义上是一个整体进化，占据其中任何一环，都有巨大的利益想象。
没必要在拥挤不堪的地方寻找未来。

智能硬件 传感器：传感器，物联网时代的智能硬件数字化入口

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不看这几篇好文，就别说自己了解物联网

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1、引言
在物联网时代，谈到智能硬件，传感器是一个绕不开的话题。随着物联网时代的到来，硬件设备的智能化业务的不断更新迭代，对于传感器的场景化需求也在不断变化。今天，我们的话题就从物理传感器开始。

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2、什么是物理传感器
在嵌入式移动设备中，比如智能手机，智能穿戴，家用医疗设备和其他一些智能硬件设备，所用到的物理传感器一般都是MEMS传感器即微机电系统（Microelectro Mechanical System）传感器。经过几十年的发展，已经成为了世界瞩目的重要科技之一，同时也涉及到了电子，机械，物理学等多学科的领域。和传统的传感器相比，MEMS传感器体积更小，重量轻，成本低，功耗低，可靠性高，易于集成开发等优势。目前，MEMS传感器主要有加速度计(Accelerometer)，磁力计(Magnetometer)，陀螺仪(Gyroscope)，光感计(Ambient light sensor)，接近光(Proximity)，气压计(Barometer/pressure)，湿度计(Humidometer)等等，按类型可以分为环境类传感器，运动类传感器，健康类传感器。
传感器数据主要分两种类型，一种是物理传感器数据，两外一种是基于物理传感器数据基础上通过算法导出的数据，可以称之为虚拟数据或者软件数据。

传感器列表

传感器类型

功能简介

光感器

环境类传感器

感知周围的光亮强度

温度计

环境类传感器

感知周围的环境温度

湿度计

环境类传感器

感知周围的环境湿度

气压计

环境类传感器

感知所在区域的气压值

紫外线

环境类传感器

感知所在区域的紫外线强度

PM2.5

环境类传感器

感知所在区域的PM2.5值

VOC

环境类传感器

感知所在区域的有害气体值

加速度计

运动类传感器

测算对象当时的加速度值

陀螺仪

运动类传感器

测算对象当时的角速度值

磁力计

位置类传感器

测算对象周围的磁场强度

接近光

位置类传感器

感知物体接近的距离

心率计

健康类传感器

测算对象当时的心率值

血压计

健康类传感器

测算对象当时的血压值

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加速度传感器

加速计（Accelerometer）也叫重力传感器，是可以感知任意方向上的加速度（重力加速度则只是地表垂直方向加速度），加速计通过测量组件在某个轴向的受力情况来得到结果，表现形式为轴向的加速度大小和方向（X，Y，Z）。其原理是根据传感器内部的振动结构，由于外界加速度会影响到内部结构的振动特性，来测量到物体的加速度。加速度计的用途很多，只要跟智能硬件（比如手机）运动相关的几乎都与加速度计有关（计步、手机的姿态测量、相关的游戏等等） 。

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陀螺仪传感器

陀螺仪，在传感器内部有个三轴的陀螺。陀螺仪的工作原理是通过测量三维坐标系内陀螺转子的垂直轴与设备之间的夹角，然后来计算角速度，从而可以由夹角和角速度来判别物体在三维空间的运动状态。陀螺仪的用途也非常多，比如数码照相防抖，以及配合加速度计（有的还有磁传感器或者GPS等）形成的融合传感器来完成更高级的功能（如惯性导航）。

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磁力计传感器

磁力计（Magnetic）也叫地磁计、磁感器，可用于测试磁场强度和方向，磁力计的原理跟指南针原理类似，可以测量出当前设备与东南西北四个方向上的夹角。

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环境光感传感器

环境光传感器可以感知周围光线强度。例如，在手机、笔记本、平板电脑等移动应用中，可以根据外界的亮度来实现自动调节背光亮度等，从而降低产品的功耗。

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接近光传感器

接近光传感器用于检测红外信号，其主要检测的是外部的红外线LED的信号。这个LED向外发出红外线，当有物体接近传感器的上方时，进入红外线的发射区域，有些红外线会被发射回传感器。现在还有基于激光的接近光传感器，比如ToF sensor等，可以测距范围在2-4米左右。

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气压计传感器

气压计主要是由一个真空盒式气压传感器，靠气压导致真空盒形变，上下两块电容板距离改变，电容改变来测量大气压值。

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湿度计传感器

主要原理是把空气中的温湿度通过一定检测装置，测量到温湿度后，按一定的规律变换成电信号或其他所需形式的信息输出，从而来检测出当时的温度值。

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紫外线传感器

紫外线传感器（UV）是利用光敏元件将紫外线信号转换为电信号的传感器。

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PM2.5传感器

PM2.5激光传感器是一款通用细微颗粒物浓度传感器，采用激光散射原理。即令激光照射在空气中的悬浮颗粒物上产生散射，同时在某一特定角度用探测器接收散射光，产生的光电流经放大后，得到电信号与颗粒物的对应曲线，经过一系列算法得出单位体积内不同粒径的颗粒物质量。从而获得空气中单 位体积内PM2.5的质量数据。PM2.5传感器主要用于嵌入各种细微颗粒物浓度相关的仪器仪表、环境改善设备，如空气净化器。

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智能传感集线器SensorHub框架
硬件部分
谈到传感器，我们也一定要谈一下用于传感器数据计算和传输的智能传感集线器，也称之为Sensor hub，是一种基于低功耗MCU和轻量级RTOS操作系统之上的软硬件结合的方案，其主要功能是连接并处理来自各种传感器设备的数据。
根据不同的终端设备和业务场景需求，当前的传感集线器硬件框架主要可以分为三种，MCU内置型，MCU外置型和MCU独立型。硬件组件主要有低功耗MCU，比如ARM7，ARM9和cortex M系列为主，外设主要是MEMS传感器，如加速度，陀螺仪等等。SoC主要指ARM A核系列，比如手机里的主芯片，可以运行Android等大型操作系统。

MCU内置型
目前主要是在智能手机中存在这样的硬件方案，SOC上运行安卓或者IOS，MCU上运行轻量级的RTOS。

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MCU外置型

在没有内置型硬件架构之前，市面上的很多智能设备都基于这样的硬件方案。当然，目前这样的硬件方案还有很大的市场。

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MCU独立型
这种硬件方案主要是用于各种智能硬件设备，比如智能手环，扫地机器人等等。

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软件部分
本章节主要是介绍智能传感集线器的软件部分，主要涉及通用软件方案的概要设计和各模块的功能职责，包括了功能模块，管理模块，驱动模块等。

具体代码实现可以参考AliOS Things开源代码。

按上图所示，目前主要有三大模块支撑整个架构。其他模块均可以按照业务需求进行组件化配置或者增加新功能。

模块描述

模块名

具体描述

应用服务管理模块

service mgr

1.管理基于传感器的应用算法数据服务，如注册等
2.支撑整个uData框架的事件调度机制
3.管理对外组件的业务需求，如订阅等

抽象数据管理模块

abs data model

1.对物理传感器的抽象化管理
2.和实际物理传感器分离，并做1：1映射
3.以vfs方式和kernel层sensor进行通信

传感器抽象层模块

sensorhal

1.提供物理传感器驱动的驱动接口，如注册，创建驱动对象等
2.提供静态校准的配置接口，如轴向等
3.提供硬件配置接口，比如I2C,SPI配置相关配置

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MEMS产业链和芯片发展趋势
目前国内整个MEMS产业链经过数十年的发展，已经形成了一定的规模和全链路生态。下图是近期对国内MEMS产业的调研。

除了完成的产业链之外，我们也需要对未来一段时间MEMS传感器芯片发展趋势做一定的研究和分析：主要冲绳那个维度来分析和预测：
物理参数：趋向体积小，重量轻，功耗低，精度高。
芯片整合：趋向于同类功能的传感器整合成一颗芯片；集成MCU化。
软件整合：趋向于常用算法和安全功能嵌入到带MCU的传感器中，实现可编程化，AI化等

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尾声
随着IoT物联网时代的到来，各种智能硬件设备越来越依赖于各种传感器来实现各种智能化业务。从个人消费产品的普及，到如今的智能家居，智能城市，智能工业等无不依赖于传感器来实现其智能化。感知，连接，应用，从模拟世界到数字世界，连接的桥梁基石就是传感器。

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智能硬件 传感器：智能硬件不该仅仅是个传感器

目前，市场上很多智能硬件，充其量不过是个传感器。只不过，这个传感器能和APP连接，在APP上能看到分析结果。
这种硬件，叫做智能硬件吗？
我认为，不能。因为传感器，终究不过是个传感器。
看一下传感器的定义：是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
我们再看一下智能硬件的定义：通过软硬件结合的方式，对传统设备进行改造，进而让其拥有智能化的功能。
可见，拥有智能化的功能，是衡量硬件是否是智能硬件的标准。
下面我们思考一下：市面上常见的智能温度计，是智能硬件吗？
以常见的蓝牙智能温度计为例，测量完体温后，在APP里可以得到数据。APP还会对体温进行总结，比如绘制1周甚至1个月的温度曲线。甚至可以通过某种算法，得出哪一天更适合怀孕。
这是典型的当前的智能硬件的形态，即传感器+APP。
而实际上，真正的智能硬件，并不需要把运算拿到APP里。如果APP相当大脑，那么智能硬件没了脑，只能算是智能智障。因为一旦没有APP，智能硬件不过就是个传感器。
所以，这个思考在于，到底什么样的硬件可以称之为智能硬件。
我认为，智能硬件一定要有本地运算能力，即不需要靠APP，不需要靠云，就能进行运算。那些端/云架构的智能硬件，都是伪智能硬件，都仅仅是个传感器。

智能硬件 传感器：智能硬件传感器研发生产者

　　时报讯（记者 牛婧文）近日，由启迪之星孵化的企业北京易康泰科汽车电子有限公司对外宣布已完成B轮融资。而就在今年1月，该公司刚刚在启迪之星的帮助下得到了4000万元的A轮融资。公司创始人于树怀告诉记者，为了更好地服务于系统研发生产，确保产品供应链的稳定，公司已于2015年12月在滨海高新区海洋科技园创办了天津清锋宏大汽车电子有限公司，主营智能硬件、传感器的研发生产，为未来的传感器时代打下基础。
　　据了解，天津清锋宏大汽车电子有限公司是清华大学汽车工程系的合作企业。公司具有国内最领先的汽车发动机电控技术和产品线，并掌握多项新能源汽车电控核心技术，具备成熟汽车网联技术。
　　“汽车排放是由电控决定的，汽车的其他主要功能也靠电控系统来实现。然而，这个核心系统产品99%以上都依靠进口。我们就是要直面外企竞争，实现国产产品替代。”于树怀告诉记者，虽然北京易康泰科在新能源汽车与传统汽车发动机电控领域均具有成熟的技术和量产产品，但是随着公司业务量的增加，硬件产品采购量不断扩大。为了更安全可靠地保证投入市场产品的质量和产品供应链，更好地为汽车行业服务，特别选址在滨海新区创立了自己的智能硬件传感器研发生产工厂，为公司日后的发展打好基础。
　　据了解，目前天津清锋宏大已先后完成汽车发动机进气压力温度传感器的产品设计、半自动生产线搭建，凸轮轴、曲轴位置传感器设备制造，发动机进气压力温度传感器第三方试验等工作。现在，一种进气压力温度传感器、一种进气压力温度传感器测试系统已投入批产，而一种霍尔式凸轮轴位置传感器也进入到试生产阶段，为2017年大批量生产做好充分准备。
(责任编辑：单征宇)