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传感器:物联网时代的智能“感官”

2015-07-13 08:35
魏丁小陆
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  事实上,多种传感器的功能与人和动物的感官功能类似。鸟类体内,好比有磁传感器;“电子鼻”可用于食品质量检测、毒品搜查,与狗鼻相仿;味觉传感器将化学材料与微电子器件结合,能识别多种味道;听觉传感器与人工智能结合后,能判断各种声音源的方向和距离,并能与人对话。

  在所有“感官”传感器中,视觉传感器的研发难度最大。张晓林告诉记者,国际上已研制出的视觉传感器包括:雷达式传感器、单摄像机传感器、双摄像机传感器等。雷达式传感器是一种主动式视觉传感技术,与被动式采光的摄像机相比,能耗比较大,“看”到的图像信息也不够多,未来不会是机器人的主流技术。摄像机则与人眼一样,都是被动式采光,但如果只用一台摄像机,就无法获取立体图像,所以双摄像机传感器是未来视觉的主流技术。

  谷歌、奔驰、斯巴鲁正在研制的无人驾驶汽车,都采用双摄像机传感器。不过,这些公司研制的视觉传感器都是固定的双目,而不像人眼那样左右眼配合运动。张晓林在日本获得机器人博士学位后,做了8年人眼生理学研究,认为模仿人眼、双摄像机协调运作的视觉传感器才是最优技术方案。从日本归国的他,正在带领团队进行“仿生眼”研究,并组建了上海弼智仿生高科技有限公司,从事科技成果转化。

  就像人的双眼一样,仿生眼的左右眼在观测时,能协调运动,保持一种基本固定的位置关系。这样一来,两台摄像机采集的图像就有了很高的匹配度,使计算机三维建模的精准度大幅上升。完成三维建模后,包括无人驾驶汽车在内的机器人可以准确识别外部世界,而不会像过去的机器人那样无法区分真实的人脸和人脸照片。

  人眼还具有跟踪物体、跳跃性切换观测、防震动等优越性能,仿生眼团队经过多年研究,让机器人的双眼基本具备了这些能力。在实验录像中,记者看到,装有仿生眼的机器人能自行走出实验室,在大楼走廊里避开各种障碍物后返回;对准一只乒乓球的仿生眼,能一下子转变方向,对准另一只乒乓球;在防震实验中,放在马鞍上的仿生眼虽然上下振动,采集到的图像却很稳定。

  上海要为

  智能时代抢占先机

  目前,上海市科委正在联合多家企业和高校院所,准备研发一款拥有智能“五官”的服务机器人。精准的三维视觉、智能的语音对话、灵巧的双手……是未来服务机器人的标配。许多专家预测,今后每家都会有智能机器人,成为每个人生活中不可或缺的助手。

  近日,微信上流传一篇文章,称未来5—10年内,我们将进入“智能一切”时代。在这个时代,手表、项链、戒指、眼镜、桌子、汽车等几乎所有终端设备,都是智能化的。从早晨睁开眼的那一刻,你就置身于一个智能机器人充斥的环境中。房间本身就是智能机器人,智能卫浴会为你自动调整洗浴水温,智能厨房会自动烹饪早餐。出门上班时,交通工具是一辆无人驾驶汽车。走进办公室后,智能桌子会立刻感应到,为你打开电子邮箱和一天的工作日程表。你的手上戴着一枚具有感应和身份认证功能的戒指。走到冰箱前,用戒指敲一下冰箱,它会自动通过文字、图像或语音告诉你哪些水果没有了,你能在冰箱触摸屏上直接下单购买。走到衣橱前用戒指敲一下,它会自动告诉你哪几款适合搭配,你也可以通过衣橱直接进入电商页面,选购新款服装。

  所谓的“智能一切”时代,就是物联网时代。这个时代很可能会到来,虽然未必是未来5—10年内。中科院上海微系统所所长王曦院士认为,万物互联是那个时代的特征,配备在各种物品上的传感器数量将达到千亿规模,上海应在传感器产业的国际竞争中加快布局,占得先机。

  为此,中科院上海微系统所在政府的支持下组建了上海微技术工业研究院,已孵化出上海矽睿科技有限公司、上海弼智仿生高科技有限公司等一批研发各类传感器的企业。他们自主研发的产品已陆续进入市场,为各种智能终端提供“感官系统”。

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