Հեղափոխական սենսորներ, որոնք կարող են փրկել միլիոնավոր մարտկոցներ

I սենսորների Բժշկական սարքերը և ենթակառուցվածքի մոնիտորինգի համար օգտագործվող սարքերը պահանջում են մշտական ​​էներգիա, որը հիմնականում մատակարարվում է մարտկոցների նավատորմով, որոնք նախատեսված են սպառվելու և փոխարինվելու համար. Օրական 78 մլն կուտակիչ.

Հաշվի առնելով սարքերի աճող պահանջարկը մշտապեսվերահսկման և մոնիտորինգի համար խորը ուսուցման և AI հավելվածների զանգվածային օգտագործման պատճառով, մարտկոցով աշխատող սենսորների համար այլընտրանքային լուծում գտնելը գնալով ավելի հրատապ խնդիր է:

Այս առումով շատ խոստումնալից փորձ է ստացվել մի խումբ հետազոտողների կողմից Ցյուրիխի պոլիտեխնիկ կողմից դրված Մարկ Սերա-Գարսիա և ETH երկրաֆիզիկայի պրոֆեսորը Յոհան Ռոբերտսոնթիմը զարգացրեց ա ամբողջովին պասիվ մեխանիկական սենսոր, ունակ է կատարել խորը ուսուցման առաջադրանքներ՝ առանց էներգիա սպառելու:

Ռոբոտաշինություն՝ «գունավոր» սենսոր, որը նմանակում է մաշկի զգայունությունը
Ահա թե ինչպես են AI-ի վրա հիմնված համակարգերը թաքցնում բարոյական արժեքները…

Միշտ միացված սենսորներ առանց մարտկոցների. ուսումնասիրություն

ETH Ցյուրիխի հետազոտական ​​խումբը հենց նոր հրապարակեց «Ընդլայնված ֆունկցիոնալ նյութեր» ուսումնասիրություն, որը նկարագրում է ա բոլորովին նոր սենսոր ինչը կարող է հեղափոխություն կատարել մարտկոցով աշխատող ինտեգրված սարքերի աշխարհում, ինչպիսիք են բժշկական իմպլանտները և AI-ով աշխատող խելացի սարքերը:

I մոնիտորինգի համակարգեր տեղադրված շենքերի և ենթակառուցվածքների, բժշկական սարքերի և ստորջրյա IoT սարքեր, որոնք չափում են ջերմաստիճանը և CO2 օվկիանոսի ջրերում պահանջում են մշտական ​​էներգիա գործելու համար։ Այս էներգիան այս պահին հիմնականում ապահովում է մարտկոց որոնք, ըստ ԵՄ վերջին ուսումնասիրության, տևում են միջինը երկու տարի (կամ ավելի քիչ):

Ըստ հետազոտական ​​նախագծի հետաքննության ՄԻԱՑՆՈՒՄ Է, դա կպահանջվի գալիք տարիներին հարյուր միլիոնավոր մարտկոցների արտադրություն ամեն տարի. եթե չես աշխատում երկարացնել մարտկոցի ժամկետը, մենք կարդում ենք ուսումնասիրության մեջ, «մինչև 2025 թվականը մենք ամեն օր դեն ենք նետելու շուրջ 78 մլն », հաշվի առնելով միայն նրանք, ովքեր կերակրում են IoT սարքեր.

Երկարացնել մարտկոցի կյանքը դա անշուշտ լուծում է, բայց կան նաև այնպիսիք, ովքեր հետապնդում են հավակնոտ ծրագիրը ամբողջությամբ վերացնել մարտկոցների օգտագործումը միշտ միացված խելացի սարքերի համար. սա ETH հետազոտողների թիմի դեպքն է, որը գլխավորում է Մարկ Սերա-Գարսիա e Յոհան Ռոբերտսոն, որը վերջերս մշակեց (և արտոնագրեց) առաջին պասիվ ձայնային սենսորը, որն ունակ է կատարել մեքենայական ուսուցման առաջադրանքներ։

«Խելացի» կոնտակտային ոսպնյակներ՝ նոր աշխարհ ուսումնասիրելու համար
Կանաչ քիմիայի Սուրբ Գրաալ. ֆտորաքիմիական առանց թունավոր նյութերի

Ֆոնոնի սենսոր, մեխանիկական նեյրոնային ցանց

Il ձայնային սենսոր ETH հետազոտողների կողմից մշակված բարդ մեխանիկական հաշվիչ է, որը կարող է ակտիվացնել և ճանաչել հնչյունները անալոգային և բոլորովին պասիվ՝ շնորհիվ իր առանձնահատուկ կառուցվածքի։ Հետևաբար, բացատրում է Սերա-Գարսիան.բաղկացած է բացառապես սիլիկոն և պարունակում է ոչ թունավոր ծանր մետաղներ, ոչ էլ հազվագյուտ հողեր, ինչպես դա անում են սովորական էլեկտրոնային սենսորները".

այս մեխանիկական նեյրոնային ցանց, ինչպես նկարագրված է թերթում, այն կազմված է տասնյակից միկրոկառուցվածքային թիթեղներ նույնական կամ նման, միմյանց հետ կապված փոքրիկ միացնող ձողերով, որոնք գործում են որպես մոլլե և կապված են աստվածների հետ ակտուատորներ պիեզոէլեկտրական.

Միկրոսալիկների բարդ դիզայնը մշակելու համար (խոսքը 380 մկմ սիլիկոնային վաֆլի մասին է) հետազոտողները օգտագործել են համակարգչային մոդելներ և ալգորիթմներ, որոնք սահմանում էին մետա-նյութի միկրոկառուցվածքների հավասարակշռությունն ու երկրաչափությունը: Արդյունքը ա անալոգային համակարգիչ առաջադրանքներ կատարելու ունակություն ավտոմատ ուսուցում և հասնել ավելի քան 90 տոկոս ճշգրտության երկուական դասակարգման առումով:

Գործարկման իրադարձությունը, որը խթանը վերածում է էլեկտրական ազդանշանի, դա է ձայնային. Ավելի ճիշտ՝ դրանք են միայնակ բառեր մարդու կողմից արտասանված. ձայնային սենսորը մշակվել է լաբորատորիաներում Շվեյցարիայի ինովացիոն այգի Ցյուրիխում Դյուբենդորֆը չի սահմանափակվում ձայների զտմամբ, այլ կենտրոնանում էբարդ իրադարձությունների պասիվ մշակում.

81 տարրից բաղկացած նեյրոնային ցանցը, ասվում է արտոնագրային հայտում, կարող է տարբերակել առանձին ակտիվացնող բառերը (օրինակ՝ «երեք» և «չորս»):

Հանքարդյունաբերության կայունություն. գնալով հրատապ մարտահրավեր
Շրջանաձև տնտեսություն և էլեկտրական մեքենաներ. ապագան շատ ավելի մոտ է

Զրոյական հզորության սենսոր, որը կարող է տարբերել բառերը

I խելացի սարքեր ինչպես քայլաչափերը և սրտի ռիթմավարները խնդիր ունեն հայտնաբերելու ա հրահրող իրադարձություն խթանումը վերածելով էլեկտրական ազդանշանի. Այնուամենայնիվ, հայտնաբերման գործողությունը ներառում է էներգիայի սպառում, նույնիսկ երբ սարքերը սպասման վիճակում են:

Մյուս կողմից, ETH-ում մշակված մեխանիկական նեյրոնային ցանցը կարող է լիովին պասիվ հայտնաբերել կոնկրետ իրադարձություն՝ զրոյական էներգիայի սպառում.

La սենսորային արձագանք այն հրահրվում է մուտքային խթանի ուժով. իրադարձությունը հայտնաբերելուց հետո պատասխանը օգտագործում է էներգիայի մուտքագրումը էլեկտրական շղթան սնուցելու համար.Սենսորն աշխատում է զուտ մեխանիկորեն և չի պահանջում արտաքին էներգիայի աղբյուր», - բացատրում է պրոֆեսոր Յոհան Ռոբերթսոնը, «այն պարզապես օգտագործում է ձայնային ալիքներում պարունակվող վիբրացիոն էներգիան".

Երբ որոշակի բառ արտասանվում է կամ որոշակի տոն կամ աղմուկ է առաջանում, ձայնային ալիք արտանետված սենսորը թրթռում է: Այդ էներգիան այնուհետև բավարար է ա փոքր էլեկտրական իմպուլս որը միացնում է անջատված էլեկտրոնային սարքը:

Նախատիպը մշակվել է Ցյուրիխի կանտոնի Դյուբենդորֆում կարողանում է տարբերել բառերը ասեք «երեք» և «չորս». Քանի որ «չորս» բառն ավելի շատ ձայնային էներգիա ունի, որը ռեզոնանսվում է սենսորի հետ, քան «երեք» բառը, այն թրթռում է սենսորը, մինչդեռ «երեքը»՝ ոչ:

Սա նշանակում է, բացատրում են գիտնականները, որ «չորս» բառը կարող է օգտագործվել սարքը միացնելու կամ հետագա գործընթացներ հրահրելու համար, մինչդեռ «երեք» ասելով՝ ոչինչ չի լինում։

Արհեստական ​​ինտելեկտ և ինքնավար վարում. ավտոսպորտը վազում է մթության մեջ
Ջուր, խոտ և մարդկություն. Արհեստական ​​ինտելեկտի ճանաչողական սահմանները

Սերա-Գարսիա՝ ամուր նախատիպ մինչև 2027թ

Հետազոտողները բացատրում են, որ սենսորի ավելի նոր տարբերակները պետք է կարողանան տարբերակել մինչև տասներկու տարբեր բառեր և դրանք շատ ավելի փոքր կլինեն, քան արտոնագրված նախատիպը, որը ափի չափ է. ինչպես բացատրում են գիտնականները, նպատակն է. մանրանկարչություն անել տեխնոլոգիա.

i.-ի օգտագործման հնարավոր դեպքերը հեղափոխական առանց մարտկոցի սենսորներ ներառում է երկրաշարժի և շենքերի մոնիտորինգԴրանք կարող են օգտագործվել ալիքային էներգիան գրանցելու կամ բետոնի մեջ ճաքի առաջացման ժամանակ հայտնաբերելու համար:

Հետաքրքրություն կա նաև մոնիտորինգի վերաբերյալ լքված նավթահորեր, բացատրում են հետազոտության հեղինակները. հորերից դուրս եկող գազը բնորոշ շշուկ է առաջացնում, և այս տեսակի սենսորը կարող է հայտնաբերել այն առանց անընդհատ էլեկտրաէներգիա սպառելու։

Սերա-Գարսիան նաև կիրառություն է տեսնում խալերի մեջ բժշկական սարքավորումներ, ինչպիսիք են կոխլեար իմպլանտները, որոնք պահանջում են մշտական ​​էներգիայի մատակարարում ազդանշանի մշակման համար շատ փոքր մարտկոցների միջոցով, որոնք պետք է փոխարինվեն յուրաքանչյուր 12 ժամը մեկ:

"Արդյունաբերության մեջ նույնպես մեծ հետաքրքրություն կա զրոյական էներգիայի սենսորների նկատմամբ», - ավելացնում է Սերա-Գարսիան, ով այժմ աշխատում է AMOLF-ում Նիդեռլանդներում:

Նրա թիմի նպատակն է գործարկել ամուր նախատիպը մինչև 2027 թվականը"Եթե ​​մինչ այդ մեզ չի հաջողվել որևէ մեկի հետաքրքրությունը գրավել», եզրակացնում է հետազոտողը. «Մենք կարողացանք մեր սեփական ստարտափը գտնել".

2024 թվականը նշանավորվեց CERN-ի և նորարարության յոթանասուն տարիներով
WSense, ահա թե ինչպես է իրերի ինտերնետը հասնում ծովի խորքերը