เซ็นเซอร์ปฏิวัติที่สามารถประหยัดแบตเตอรี่ได้นับล้าน

I เซ็นเซอร์ ของอุปกรณ์ทางการแพทย์และอุปกรณ์ที่ใช้ในการตรวจสอบโครงสร้างพื้นฐานต้องใช้พลังงานคงที่ ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะได้รับจากกลุ่มแบตเตอรี่ที่กำลังจะหมดและเปลี่ยนใหม่ ตามการศึกษาของสหภาพยุโรปเมื่อเร็วๆ นี้ ภายในปี 2025 เราจะเปลี่ยนแปลงโดยประมาณ มีผู้สะสม 78 ล้านคนต่อวัน.

เมื่อพิจารณาถึงความต้องการอุปกรณ์ที่เพิ่มขึ้น ตลอดเวลาในส่วนหนึ่งเนื่องจากการใช้งานการเรียนรู้เชิงลึกและแอปพลิเคชัน AI จำนวนมากเพื่อการควบคุมและการตรวจสอบ การค้นหาโซลูชันทางเลือกสำหรับเซ็นเซอร์ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่จึงกลายเป็นปัญหาเร่งด่วนมากขึ้น

การทดลองที่มีแนวโน้มดีในแง่นี้มาจากกลุ่มนักวิจัยจาก ซูริกโปลีเทคนิค ขับโดย มาร์ค เซอร์รา-การ์เซีย และศาสตราจารย์ธรณีฟิสิกส์ ETH โยฮัน โรเบิร์ตสัน: ทีมงานพัฒนาก เซ็นเซอร์เชิงกลแบบพาสซีฟโดยสมบูรณ์ สามารถทำงานด้านการเรียนรู้เชิงลึกได้โดยไม่ต้องใช้พลังงาน

Robotics เซ็นเซอร์ “สี” ที่เลียนแบบความไวของผิวหนัง
นี่คือวิธีที่ระบบที่ใช้ AI มีคุณค่าทางศีลธรรมที่ซ่อนอยู่...

เซ็นเซอร์ที่ทำงานตลอดเวลาโดยไม่ใช้แบตเตอรี่: การศึกษา

กลุ่มวิจัยจาก ETH Zurich เพิ่งเผยแพร่เมื่อ “วัสดุการทำงานขั้นสูง” การศึกษาที่อธิบายการทำงานของก เซ็นเซอร์ใหม่เอี่ยม ซึ่งสามารถปฏิวัติโลกของอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ในตัว เช่น การปลูกถ่ายทางการแพทย์ และอุปกรณ์อัจฉริยะที่ขับเคลื่อนด้วย AI

I ระบบการตรวจสอบ ติดตั้งบนอาคารและโครงสร้างพื้นฐาน อุปกรณ์การแพทย์ และ IoT ใต้น้ำที่วัดอุณหภูมิและ CO2 ในน่านน้ำมหาสมุทร จำเป็นต้อง พลังงานคงที่ เพื่อให้ทำงานได้ ในขณะนี้พลังงานส่วนนี้ส่วนใหญ่ได้มาจาก แบตเตอรี่ ซึ่งจากการศึกษาของสหภาพยุโรปเมื่อเร็วๆ นี้ พบว่ามีอายุเฉลี่ยสองปี (หรือน้อยกว่า)

ตามโครงการวิจัยสอบสวน เปิดใช้งานซึ่งจะใช้เวลาในปีต่อๆ ไป การผลิตแบตเตอรี่หลายร้อยล้านก้อน ทุกปี: ถ้าคุณไม่ทำงานเพื่อยืดอายุ อายุการใช้งานแบตเตอรี่เราอ่านในการศึกษาว่า “ภายในปี 2025 เราจะทิ้งขยะประมาณ 78 ล้านทุกวัน ” โดยพิจารณาเฉพาะผู้ที่เลี้ยงเท่านั้น อุปกรณ์ IoT.

ยืดอายุแบตเตอรี่ มันเป็นวิธีแก้ปัญหาอย่างแน่นอน แต่ก็มีผู้ที่ดำเนินโครงการอันทะเยอทะยานของ กำจัดการใช้แบตเตอรี่โดยสิ้นเชิง สำหรับอุปกรณ์อัจฉริยะที่ทำงานตลอดเวลา: นี่เป็นกรณีของทีมนักวิจัย ETH ที่นำโดย มาร์ค เซอร์รา-การ์เซีย e โยฮัน โรเบิร์ตสันซึ่งเพิ่งพัฒนา (และจดสิทธิบัตร) เซ็นเซอร์โฟนิคแบบพาสซีฟตัวแรกที่สามารถทำงานการเรียนรู้ของเครื่องได้

คอนแทคเลนส์ "ฉลาด" เพื่อสำรวจโลกใหม่
จอกศักดิ์สิทธิ์แห่งเคมีสีเขียว: ฟลูออโรเคมีที่ปราศจากสารพิษ

เซ็นเซอร์โฟนอน ซึ่งเป็นโครงข่ายประสาทเทียมแบบกลไก

Il เซ็นเซอร์โฟนิค พัฒนาโดยนักวิจัย ETH เป็นเครื่องคิดเลขเชิงกลที่ซับซ้อนที่สามารถเปิดใช้งานและ รับรู้เสียง ในแบบอะนาล็อกและแบบพาสซีฟโดยสิ้นเชิงด้วยโครงสร้างเฉพาะของมัน ดังนั้น เซอร์รา-การ์เซีย อธิบายไว้ว่า “ประกอบด้วย ซิลิคอน และไม่มีโลหะหนักที่เป็นพิษหรือธาตุหายากเช่นเดียวกับเซ็นเซอร์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป"

นี้ โครงข่ายประสาทเทียมเชิงกล, ตามที่อธิบายไว้ในกระดาษ มันประกอบด้วยหลายสิบรายการ แผ่นโครงสร้างจุลภาค เหมือนหรือคล้ายกัน เชื่อมต่อกันด้วยแถบเชื่อมต่อเล็กๆ ที่ทำหน้าที่เป็น อ่อน และเชื่อมโยงกับเทพเจ้า ตัวกระตุ้น เพียโซอิเล็กทริก.

เพื่อพัฒนาการออกแบบที่ซับซ้อนของไมโครเพลต (เรากำลังพูดถึงเวเฟอร์ซิลิคอนขนาด 380 µm) นักวิจัยใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์และอัลกอริธึมที่กำหนดสมดุลและรูปทรงเรขาคณิตของโครงสร้างจุลภาคของวัสดุเมตา ผลลัพธ์ที่ได้คือก คอมพิวเตอร์แอนะล็อก สามารถปฏิบัติงานได้ การเรียนรู้อัตโนมัติ และมีความแม่นยำมากกว่า 90 เปอร์เซ็นต์ในแง่ของการจำแนกไบนารี

เหตุการณ์กระตุ้นซึ่งแปลงสิ่งเร้าให้เป็นสัญญาณไฟฟ้าคือ เสียง. หรือมากกว่านั้นพวกเขาคือ คำเดียว พูดโดยมนุษย์: เซ็นเซอร์เสียงที่พัฒนาขึ้นในห้องปฏิบัติการของ อุทยานนวัตกรรมสวิตเซอร์แลนด์ ซูริค ของดูเบนดอร์ฟไม่ได้จำกัดตัวเองอยู่เพียงการกรองเสียง แต่มุ่งความสนใจไปที่การประมวลผลเหตุการณ์ที่ซับซ้อนแบบพาสซีฟ.

โครงข่ายประสาทเทียมที่ประกอบด้วยองค์ประกอบ 81 รายการตามที่ระบุไว้ในคำขอรับสิทธิบัตร สามารถแยกแยะระหว่างคำกระตุ้นการทำงานของแต่ละคำได้ (เช่น "สาม" และ "สี่")

ความยั่งยืนของอุตสาหกรรมเหมืองแร่: ความท้าทายที่เร่งด่วนมากขึ้น
เศรษฐกิจหมุนเวียนและรถยนต์ไฟฟ้า: อนาคตใกล้เข้ามามากขึ้น

เซ็นเซอร์พลังงานเป็นศูนย์ที่สามารถแยกแยะคำได้

I อุปกรณ์อัจฉริยะ เช่นเดียวกับเครื่องนับก้าวและเครื่องกระตุ้นหัวใจมีหน้าที่ในการตรวจจับ กระตุ้นให้เกิดเหตุการณ์ แปลงสิ่งเร้าให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม กิจกรรมการตรวจจับเกี่ยวข้องกับการสิ้นเปลืองพลังงานแม้ว่าอุปกรณ์จะอยู่ในโหมดสแตนด์บายก็ตาม

ในทางกลับกัน โครงข่ายประสาทเทียมเชิงกลที่พัฒนาขึ้นที่ ETH สามารถตรวจจับเหตุการณ์เฉพาะได้อย่างสมบูรณ์โดยที่ การใช้พลังงานเป็นศูนย์.

La การตอบสนองของเซ็นเซอร์ มันถูกกระตุ้นโดยพลังของสิ่งเร้าอินพุต: เมื่อตรวจพบเหตุการณ์ก็จะเกิดการตอบสนอง ใช้พลังงานอินพุต เพื่อจ่ายไฟให้กับวงจรไฟฟ้า: “เซ็นเซอร์ทำงานโดยใช้กลไกเพียงอย่างเดียวและไม่ต้องใช้แหล่งพลังงานภายนอก” ศาสตราจารย์ Johan Robertsson อธิบาย “เพียงใช้พลังงานสั่นสะเทือนที่มีอยู่ในคลื่นเสียง"

เมื่อใดก็ตามที่มีการออกเสียงคำใดคำหนึ่งหรือมีเสียงหรือเสียงรบกวนเกิดขึ้น คลื่นเสียง ที่ปล่อยออกมาทำให้เซ็นเซอร์สั่น พลังงานนี้เพียงพอที่จะสร้าง แรงกระตุ้นไฟฟ้าเล็กๆ ที่เปิดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ถูกปิดอยู่

รถต้นแบบได้รับการพัฒนาในเมืองดูเบนดอร์ฟ ในรัฐซูริก สามารถแยกแยะคำต่างๆ ได้ พูดว่า "สาม" และ "สี่": เนื่องจากคำว่า "สี่" มีพลังงานเสียงที่สะท้อนกับเซ็นเซอร์มากกว่าคำว่า "สาม" จึงทำให้เซ็นเซอร์สั่น ในขณะที่ "สาม" ไม่มี

ซึ่งหมายความว่า นักวิทยาศาสตร์อธิบายว่าคำว่า "สี่" สามารถใช้เพื่อเปิดอุปกรณ์หรือกระตุ้นกระบวนการเพิ่มเติมได้ ในขณะที่พูดว่า "สาม" ไม่มีอะไรเกิดขึ้น

ปัญญาประดิษฐ์และการขับขี่อัตโนมัติ: มอเตอร์สปอร์ตวิ่งในความมืด
น้ำ หญ้า และมนุษยชาติ: ขีดจำกัดทางการรับรู้ของปัญญาประดิษฐ์

Serra-Garcia: ต้นแบบที่แข็งแกร่งภายในปี 2027

นักวิจัยอธิบายว่าเซ็นเซอร์รุ่นใหม่ควรจะสามารถแยกแยะได้ มากถึงสิบสองคำที่แตกต่างกัน และจะมีขนาดเล็กกว่าต้นแบบที่ได้รับการจดสิทธิบัตรซึ่งมีขนาดเท่าฝ่ามือ ตามที่นักวิชาการอธิบาย วัตถุประสงค์คือ ย่อขนาด เทคโนโลยี.

กรณีการใช้งานที่เป็นไปได้สำหรับ i ปฏิวัติเซ็นเซอร์ไร้แบตเตอรี่ รวมถึง การติดตามแผ่นดินไหวและอาคาร: สามารถใช้บันทึกพลังงานคลื่นหรือตรวจจับเมื่อมีรอยแตกร้าวในคอนกรีต

นอกจากนี้ยังมีความสนใจในการติดตามของ บ่อน้ำมันที่ถูกทิ้งร้างอธิบายผู้เขียนการศึกษา: ก๊าซที่หนีออกมาจากบ่อน้ำทำให้เกิดเสียงฟู่ที่มีลักษณะเฉพาะและเซ็นเซอร์ประเภทนี้สามารถตรวจจับได้โดยไม่ต้องใช้ไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง

เซอร์รา-​การ์เซีย​ยัง​เห็น​การ​ประยุกต์​เป็น​โมล​ด้วย อุปกรณ์ทางการแพทย์เช่นประสาทหูเทียมซึ่งต้องใช้แหล่งจ่ายไฟถาวรสำหรับการประมวลผลสัญญาณผ่านแบตเตอรี่ขนาดเล็กมากซึ่งต้องเปลี่ยนทุกๆ 12 ชั่วโมง

"มีความสนใจอย่างมากในเซ็นเซอร์ที่ไม่มีพลังงานในอุตสาหกรรมเช่นกัน” Serra-Garcia ซึ่งปัจจุบันทำงานที่ AMOLF ในเนเธอร์แลนด์กล่าวเสริม

เป้าหมายของทีมของเขาคือการ เปิดตัวต้นแบบที่แข็งแกร่งภายในปี 2027"หากถึงตอนนั้นเรายังไม่สามารถดึงดูดความสนใจของใครได้” ผู้วิจัยกล่าวสรุป “เราสามารถค้นพบการเริ่มต้นของเราเองได้"

ปี 2024 ครบรอบ XNUMX ปีแห่ง CERN และนวัตกรรม
WSense นี่คือวิธีที่ Internet of Things เข้าถึงส่วนลึกของทะเล