سنسورهای انقلابی که می توانند میلیون ها باتری را نجات دهند

I سنسور دستگاه‌های پزشکی و دستگاه‌هایی که برای نظارت بر زیرساخت‌ها استفاده می‌شوند، نیاز به انرژی ثابت دارند، که عموماً توسط ناوگان باتری‌هایی که قرار است تمام شوند و جایگزین شوند، تامین می‌شود: طبق یک مطالعه اخیر اتحادیه اروپا، تا سال 2025 تقریباً تغییر خواهیم کرد. 78 میلیون آکومولاتور در روز.

با توجه به افزایش تقاضا برای دستگاه ها همیشه درتا حدی به دلیل استفاده گسترده از یادگیری عمیق و برنامه های کاربردی هوش مصنوعی برای کنترل و نظارت، یافتن راه حلی جایگزین برای حسگرهای باتری دار یک مسئله فزاینده فوری است.

یک آزمایش بسیار امیدوارکننده به این معنا از سوی گروهی از محققان از پلی تکنیک زوریخ رانده شده توسط مارک سرا-گارسیا و استاد ژئوفیزیک ETH یوهان رابرتسون: تیم توسعه داد a سنسور مکانیکی کاملا غیرفعال، قادر به انجام وظایف یادگیری عمیق بدون مصرف انرژی است.

رباتیک، حسگر رنگی که حساسیت پوست را تقلید می کند
اینگونه است که سیستم های مبتنی بر هوش مصنوعی ارزش های اخلاقی را پنهان می کنند…

سنسورهای همیشه روشن بدون باتری: مطالعه

یک گروه تحقیقاتی از ETH زوریخ به تازگی در این مورد منتشر کرده است "مواد کاربردی پیشرفته" مطالعه ای که عملکرد الف را توصیف می کند سنسور کاملا نو که می تواند دنیای دستگاه های یکپارچه با باتری مانند ایمپلنت های پزشکی و دستگاه های هوشمند مجهز به هوش مصنوعی را متحول کند.

I سیستم های نظارت نصب شده بر روی ساختمان ها و زیرساخت ها، تجهیزات پزشکی و اینترنت اشیا زیر آب که دما و CO2 را در آب های اقیانوس اندازه گیری می کنند نیاز انرژی ثابت به منظور عملکرد. در حال حاضر این انرژی بیشتر توسط باتری که طبق یک مطالعه اخیر اتحادیه اروپا، به طور متوسط ​​دو سال (یا کمتر) طول می کشد.

با توجه به بررسی پروژه تحقیقاتی را قادر می سازد، این کار در سالهای آینده طول خواهد کشید تولید صدها میلیون باتری هر سال: اگر برای طولانی کردن آن کار نکنید طول عمر باتری، در مطالعه خواندیم،تا سال 2025 ما روزانه حدود 78 میلیون را دور خواهیم انداخت "، تنها با در نظر گرفتن آنهایی که تغذیه می کنند دستگاه های اینترنت اشیا.

عمر باتری را افزایش دهید مطمئناً یک راه حل است، اما کسانی نیز هستند که پروژه جاه طلبانه را دنبال می کنند به طور کامل استفاده از باتری را حذف کنید برای دستگاه‌های هوشمند همیشه روشن: این مورد تیمی از محققان ETH است که توسط مارک سرا-گارسیا e یوهان رابرتسون، که به تازگی اولین حسگر فونونیک غیرفعال را توسعه داده (و ثبت اختراع) کرده است که قادر به انجام وظایف یادگیری ماشینی است.

لنزهای تماسی "هوشمند" برای کشف دنیای جدید
جام مقدس شیمی سبز: فلوروشیمیایی های بدون سمیت

حسگر فونون، یک شبکه عصبی مکانیکی

Il سنسور فونونیک توسعه یافته توسط محققان ETH یک ماشین حساب مکانیکی پیچیده است که قادر به فعال کردن و صداها را تشخیص دهد به لطف ساختار خاص آن به صورت آنالوگ و کاملاً منفعل. بنابراین، سرا-گارسیا توضیح می دهد:منحصراً از سیلیکون و مانند حسگرهای الکترونیکی معمولی، نه فلزات سنگین سمی دارد و نه خاک های کمیاب".

این شبکه عصبی مکانیکی، همانطور که در مقاله توضیح داده شده است، از ده ها مورد تشکیل شده است صفحات ریز ساختار یکسان یا مشابه، توسط میله های اتصال کوچک که به عنوان عملکرد به یکدیگر متصل می شوند مولی و به خدایان متصل هستند محرک پیزوالکتریک.

برای توسعه طراحی پیچیده ریز صفحات (ما در مورد ویفر سیلیکونی 380 میکرومتری صحبت می کنیم)، محققان از مدل ها و الگوریتم های کامپیوتری استفاده کردند که تعادل و هندسه ریز ساختارهای متا ماده را تعریف می کردند. نتیجه یک است کامپیوتر آنالوگ قادر به انجام وظایف یادگیری خودکار و از نظر طبقه بندی باینری به دقت بیش از 90 درصد دست یابد.

رویداد محرک، رویدادی که محرک را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند، همان است صدا. یا بهتر است بگوییم، آنها هستند تک کلمات بیان شده توسط یک انسان: حسگر صوتی توسعه یافته در آزمایشگاه های پارک نوآوری سوئیس زوریخ دوبندورف خود را به فیلتر کردن صداها محدود نمی کند، بلکه روی آن تمرکز می کندپردازش غیرفعال رویدادهای پیچیده.

در درخواست ثبت اختراع آمده است که یک شبکه عصبی متشکل از 81 عنصر، قادر به تمایز بین کلمات فعال سازی فردی است (به عنوان مثال، "سه" و "چهار").

پایداری صنعت معدن: یک چالش فزاینده فوری
اقتصاد دایره ای و خودروهای الکتریکی: آینده بسیار نزدیکتر است

سنسور توان صفر که می تواند کلمات را تشخیص دهد

I دستگاه های هوشمند مانند گام شمار و پیس میکرها وظیفه تشخیص الف را دارند رویداد محرک تبدیل محرک به سیگنال الکتریکی با این حال، فعالیت شناسایی شامل مصرف انرژی حتی زمانی که دستگاه ها در حالت آماده به کار هستند، می شود.

از سوی دیگر، شبکه عصبی مکانیکی توسعه یافته در ETH، می‌تواند یک رویداد خاص را کاملاً غیرفعال تشخیص دهد. مصرف انرژی صفر.

La پاسخ سنسور توسط قدرت محرک ورودی ایجاد می شود: هنگامی که رویداد شناسایی شد، پاسخ از ورودی انرژی استفاده می کند برای تغذیه مدار الکتریکی:سنسور کاملاً مکانیکی کار می کند و نیازی به منبع تغذیه خارجی نداردپروفسور یوهان رابرتسون توضیح می دهد.به سادگی از انرژی ارتعاشی موجود در امواج صوتی استفاده می کند".

هرگاه کلمه خاصی تلفظ شود یا لحن یا صدای خاصی ایجاد شود، موج صوتی ساطع شده باعث لرزش سنسور می شود. سپس این انرژی برای تولید الف کافی است ضربه الکتریکی کوچک که یک دستگاه الکترونیکی خاموش را روشن می کند.

نمونه اولیه در دوبندورف در کانتون زوریخ توسعه یافت می تواند بین کلمات تمایز قائل شود بگویید "سه" و "چهار": از آنجا که کلمه "چهار" انرژی صوتی بیشتری دارد که با حسگر طنین انداز می شود تا کلمه "سه"، حسگر را لرزان می کند، در حالی که "سه" اینطور نیست.

دانشمندان توضیح می دهند که این به این معنی است که کلمه "چهار" را می توان برای روشن کردن یک دستگاه یا راه اندازی فرآیندهای بیشتر استفاده کرد، در حالی که گفتن "سه" هیچ اتفاقی نمی افتد.

هوش مصنوعی و رانندگی خودمختار: ورزش موتوری در تاریکی اجرا می شود
آب، علف و انسانیت: محدودیت های شناختی هوش مصنوعی

Serra-Garcia: یک نمونه اولیه جامد تا سال 2027

محققان توضیح می دهند که انواع جدیدتر حسگر باید قادر به تشخیص باشند تا دوازده کلمه مختلف و آنها بسیار کوچکتر از نمونه اولیه ثبت شده، که به اندازه یک کف دست است، خواهند بود: همانطور که محققان توضیح می دهند، هدف این است که کوچک کردن فن آوری.

موارد استفاده بالقوه برای i سنسورهای انقلابی بدون باتری شامل زلزله و نظارت بر ساختمان: می توان از آنها برای ثبت انرژی موج یا تشخیص ایجاد ترک در بتن استفاده کرد.

همچنین علاقه ای در مورد نظارت وجود دارد چاه های نفت متروکهنویسندگان این مطالعه توضیح می‌دهند: خروج گاز از چاه‌ها صدای خش خش مشخصی ایجاد می‌کند و سنسوری از این نوع می‌تواند بدون مصرف مداوم برق آن را تشخیص دهد.

سرا-گارسیا در خال ها نیز کاربرد دارد تجهیزات پزشکیمانند کاشت حلزون که نیاز به منبع تغذیه دائمی برای پردازش سیگنال از طریق باتری های بسیار کوچک دارند که هر 12 ساعت یکبار باید تعویض شوند.

"علاقه زیادی به حسگرهای انرژی صفر در صنعت نیز وجود داردسرا-گارسیا، که اکنون در AMOLF در هلند کار می کند، اضافه می کند.

هدف تیم او این است که یک نمونه اولیه جامد را تا سال 2027 عرضه می کند: "اگر تا آن زمان نتوانسته ایم علاقه کسی را به خود جلب کنیم.» محقق نتیجه می گیرد، ما توانستیم استارت آپ خود را پیدا کنیم".

سال 2024 که با هفتاد سال سرن و نوآوری مشخص شد
WSense، اینگونه است که اینترنت اشیا به اعماق دریا می رسد