螞蟻分泌信息素,蛤蚌吐出肉舌,蹬羚從震動(dòng)中預(yù)知危險(xiǎn)……從低等生物到高等生物,“傳感”無處不在。

“進(jìn)化了千年的人眼,只需要幾個(gè)點(diǎn)的信息,就能判斷出這是不是個(gè)熟人?！钡聡斯ぶ悄苎芯恐行目茖W(xué)總監(jiān)菲利普·斯魯薩力克提到人類的這個(gè)普通能力時(shí),覺得它很神秘。作為人工智能科學(xué)家,他到現(xiàn)在還沒能為古老的生物本能找到一個(gè)恰切的模型。

人工智能的“傳感”要從哪里更靠近“靈性”這種微妙的感覺?近日,蘋果公司發(fā)表了一篇新的人工智能論文,將光學(xué)雷達(dá)傳感器收集的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成3D測繪圖,引得傳感獲得的信息從純數(shù)據(jù)向三維立體邁進(jìn)了一步。盡管距離“靈性”還有相當(dāng)?shù)木嚯x,但這項(xiàng)研究仍能啟發(fā)人們將注意力聚焦于人機(jī)交互中信息獲取和處理的一端。

配備“初腦” 傳感器可以更智能

“阿爾法狗”的兩個(gè)遠(yuǎn)親最近也火了:一個(gè)是互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)上展示“唇語識(shí)別”的搜狗中文“汪仔”;另一個(gè)是在深圳實(shí)現(xiàn)了無人駕駛公交的“阿爾法巴”。

前者打破定式思維,將語義識(shí)別的傳感器破天荒地改成了光學(xué)傳感,用圖像捕捉的信息判斷語言的溝通。后者車身上扁圓形的傳感器很是搶眼,“阿爾法巴”靠它感知道路、躲避障礙。

人類獲取信息,80%是通過眼睛;在人工智能捕獲信息的過程中,視覺傳感器也占據(jù)著相當(dāng)重要的地位——目前主要有雷達(dá)、視頻兩種方式。視頻相較于雷達(dá)來說,是整體展現(xiàn),呈現(xiàn)情況不易受干擾,而雷達(dá)對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行3D建模,會(huì)比一般的照相攝像頭能包含更多深度信息。

“目前應(yīng)用的障礙傳感設(shè)備有微波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)等,也有通過捕捉視頻圖像的方法,”北京智能車聯(lián)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心技術(shù)人員畢超介紹,傳感設(shè)備會(huì)安裝在車輛側(cè),也會(huì)安裝在道路側(cè),要求無縫覆蓋,“就像手機(jī)和基站的關(guān)系,確保信號(hào)通暢?！?/p>

通暢是基礎(chǔ),判斷是關(guān)鍵。“汽車的速度要求無人判斷和操作在毫秒之間,因此計(jì)算兩車之間、車路之間、車人之間的碰撞可能性必須要快?！碑叧f,信息的獲取、傳遞、計(jì)算、反饋等過程,需要一氣呵成。

具體地說,剎車或報(bào)警前,有許多計(jì)算——雷達(dá)獲取到三維點(diǎn)數(shù)據(jù)、識(shí)別障礙物、進(jìn)行障礙物前后兩頻對(duì)比,識(shí)別靜態(tài)還是動(dòng)態(tài)。動(dòng)態(tài)障礙物計(jì)算出運(yùn)動(dòng)速度、結(jié)合無人駕駛汽車自身位置信息,計(jì)算出避障所需的最小安全距離,決定對(duì)策。

怎么才能更快一點(diǎn)?業(yè)內(nèi)嘗試著將數(shù)據(jù)中心“預(yù)處理”的部分前移到傳感器端?！拔覀冞M(jìn)行了智能傳感器的嘗試,”升哲科技高級(jí)工程師劉正中說,“原來傳感器具備收集信號(hào)的單一功能,但是信號(hào)需要在傳感器端和處理終端來回傳遞,這些需要時(shí)間也需要能源,如果傳感器能提前過濾掉一些不必要的信息,過程會(huì)精簡不少。”

也就是說,之前的傳感器是嚴(yán)格的手、眼、耳、鼻等感覺器官,現(xiàn)在的它們配備了小小的“初腦”?！斑@對(duì)于視頻類的傳感器非常有效,因?yàn)橐曨l的數(shù)據(jù)量太大了?！眲⒄姓f。

“照相機(jī)我們已經(jīng)研究得很透了,雷達(dá)還需要繼續(xù)研究。我們也需要進(jìn)一步探索,什么樣的傳感器才能感知到,人類感到的這些微妙變化。”菲利普說。AI市場對(duì)于傳感器的需求在快速變化,亟待新型傳感器的更新?lián)Q代。

新材料和量子技術(shù) 讓傳感器突破極限

同樣心懷期待的,還有美國國家工程學(xué)院院士、斯坦福大學(xué)教授鮑哲南,她曾表示,“我們期待有新材料帶來顛覆性的技術(shù)。目前把外界的信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的載體是脆性的,希望找到容易被壓縮、可以拉伸的新材料。我們還希望它有自愈性、可降解?！?/p>

有了新材料做基質(zhì),將電子器件集成起來將成為柔性電子和人工皮膚。傳感器“硬朗”的形象將發(fā)生徹底改變,不僅可以隨意拉伸、彎曲和旋轉(zhuǎn),在精確獲取觸感的同時(shí),甚至可以出汗。

資料顯示,中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所日前就開發(fā)出一種超薄高像素柔性電子皮膚陣列。通過引入聚合物中空球納米結(jié)構(gòu),傳感器對(duì)環(huán)境壓力展現(xiàn)出了超高的靈敏度,能探測到0.6Pa的低壓?！霸诓煌h(huán)境下拉扯揉折之后,仍能感受到外部壓力與溫度的變化,為了避免人體生理信號(hào)監(jiān)測中,體表溫度變化對(duì)器件的影響,科研人員還對(duì)傳感器進(jìn)行了溫度補(bǔ)償,進(jìn)而提高器件在實(shí)際應(yīng)用中的檢測精度?！边@項(xiàng)研究成果近期發(fā)表在《納米能源》上。

鮑哲南期待的變革與突破,也從另一個(gè)維度到來——量子科技引入光學(xué)傳感器的研究已經(jīng)可以達(dá)到應(yīng)用級(jí)別。

“可以突破現(xiàn)有傳感的速度與距離極限,”麻省理工學(xué)院進(jìn)行過關(guān)于單光子成像的研究,曾發(fā)表在《科學(xué)》雜志上,相關(guān)研究人員介紹,傳統(tǒng)的光學(xué)三維成像需要高強(qiáng)度光,而量子科技和三維成像的結(jié)合,能夠?qū)崿F(xiàn)平均每個(gè)像素只需要1個(gè)光子,比傳統(tǒng)的主動(dòng)光成像方法的效率提高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

量子技術(shù)對(duì)光學(xué)成像的精確度、速度以及距離的提高是顛覆性的。從理論上說,無人駕駛汽車、甚至無人駕駛飛機(jī)可以實(shí)現(xiàn)了。由于它探測靈敏,甚至可以給細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞器裝上傳感,感知細(xì)胞活動(dòng)。

如果說通訊互聯(lián)的規(guī)模是以人為載體的百億量級(jí),物物互聯(lián)是以物為載體的萬億量級(jí),那以細(xì)胞為載體的互聯(lián)將擁有超出人想象的潛力規(guī)模。

開拓市場的潛力 需要產(chǎn)業(yè)釋放

盡管傳感器在研究層面展現(xiàn)出引領(lǐng)AI產(chǎn)業(yè)駛?cè)胨{(lán)海的潛力,但在產(chǎn)業(yè)界卻不溫不火。

有分析文章指出,在人工智能硬件領(lǐng)域,有芯片和傳感器兩個(gè)方向,在芯片領(lǐng)域國內(nèi)還有幾家數(shù)得出的企業(yè),而傳感器幾乎全部依賴進(jìn)口。

“腦電波的測量儀器基本是進(jìn)口產(chǎn)品,傳感器的精度等性能比較穩(wěn)定?！敝袊鴺?biāo)準(zhǔn)化研究院研究員張運(yùn)紅說。東南大學(xué)相關(guān)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)記載,六維力傳感器一個(gè)大概10萬元,基本來自進(jìn)口。

相較于應(yīng)用層面和系統(tǒng)層面,這個(gè)起著支撐作用的“棟梁”元件沒能入得大多數(shù)投資者和產(chǎn)業(yè)者的眼。“不會(huì)講故事,引不來投資,”有分析這樣調(diào)侃。

中國科學(xué)院軟件研究所研究員戴國忠的觀點(diǎn)更加系統(tǒng),“傳感器是人機(jī)交互的重要組成部分,人機(jī)交互和人工智能是不同的著力方向,”他對(duì)這兩個(gè)領(lǐng)域60年來的歷史進(jìn)行了分析,得出規(guī)律:人工智能熱的時(shí)候,人機(jī)交互的發(fā)展將處于低谷。而人機(jī)交互受關(guān)注時(shí),人工智能的熱潮就會(huì)反落回去。

這樣的此消彼長可以追溯到它們誕生時(shí),“斯坦福大學(xué)人工智能實(shí)驗(yàn)室主任約翰·麥卡錫等人提出人工智能時(shí)試圖構(gòu)建能復(fù)制人類行為的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),而麻省理工學(xué)院的心理學(xué)和人工智能專家約瑟夫·利克萊德提出人機(jī)交互時(shí),則是希望機(jī)器能夠完成人類交給的任務(wù)?！贝鲊艺f,追求目標(biāo)趨同,但是研究思路和方法完全不同。

盡管在實(shí)際的產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中,二者是難分彼此的,這種學(xué)術(shù)上的區(qū)分很大程度上更有助于明確研究目標(biāo)和方向,引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)均衡發(fā)展,避免“一哄而上”“一頭熱”。

傳感器遇冷正在引得業(yè)內(nèi)觀察者的關(guān)注,希望那些冷門但重要的AI必備區(qū)域,不會(huì)成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的短板,而是能夠推進(jìn)AI實(shí)現(xiàn)一個(gè)整體進(jìn)化。