广告

“软硬兼施”才能让MEMS更聪明?

2019-11-25 Anne-Françoise Pelé, EE Times欧洲特派记者 阅读:
“软硬兼施”才能让MEMS更聪明?
硬件,尤其是MEMS传感器,仍将是终端装置中不可或缺的部份,但未来,软件在为用户带来价值方面也扮演同样重要的角色…

硬件,尤其是MEMS传感器,仍将会是终端装置中不可或缺的部份,但展望未来,软件在为用户带来价值方面也扮演同样重要的角色。博世(Bosch Sensortec)认为,传感器软件将会变得越来越智能,从而将MEMS传感器转变为更准确且个人化的系统,协助用户适应任何情况。9uyednc

Bosch Sensortec技术长Markus Ulm说:“软件为传统传感器组件增加了新功能。 我深信这将会对我们的产业带来重大影响,”促进MEMS传感器导入当前和新的应用中。9uyednc

MEMS标准化

“一种产品,一种制程”(One Product, One Process)是MEMS产业中众所周知的不二法则。MEMS组件必须经过高度客制才可能满足功耗、延迟、稳定度和内存方面的特定要求。例如,虚拟现实(VR)头戴式显示器需要最低延迟时间,扫地机器人则要求在各种不同温度下具有高稳定度,而穿戴式装置则需要以超低功率实现自主学习以及定向追踪。Ulm说:“但要开发一种适合所有产品的解决方案极其困难,而且还必须要有足够的市场覆盖才能真正使其具有商业可行性。”9uyednc

再者,在迈向制程标准化方面几乎没什么进展,这也象征着这一产业与传统半导体产业制程的显著差异。Yole Développement技术市场分析师Damianos Dimitrios认为,“在MEMS标准化方面一直没有任何改善和进步。过去二、三十年来一直是这样,业界都在谈论标准化,但却一直未能实现。这就是为什么MEMS代工厂和CMOS代工厂的商业模式发展不同的原因。”9uyednc

Ulm声称,软件正是超越这种典范并带来商业意义的主要推动力之一。9uyednc

越来越聪明

从读取传感器数据到评估数据,直到最终展开学习并根据资料做出本地决策,软件已经发展很长一段时间了。9uyednc

Ulm说:“软件和硬件的结合,带来了创造传感器以及新的感测方法之路。”9uyednc

如果硬件中包括不止一种类型的传感器,那么软件就够将各种原始测量结果汇整在一起,并将结果转化为更有价值的信息。“因此,相较于传感器组件,一个完整的系统能够产生有关感测的更高层级信息。”他并以使用Bosch Sensortec BME680气体传感器为例说,“如果仅使用传感器原始数据,你可能无法分类不同的气体。但透过软件启用,气体传感器中所采用的技术还可用于进行温度光谱分析。”9uyednc

传感器融合同样透过软件智能化地组合并评估来自多个传感器的数据,以改善应用或系统效能。但是,实际上,要让多个传感器协同运作并收集有用的数据并不是那么简单或直接。9uyednc

Ulm说:“为了简化传感器融合过程,您必须提高运算能力,或者建立一些机器学习算法,以处理所有的数据、进行分类,并且了解哪些数据来自哪个传感器以及数据在传达什么讯息。”9uyednc

处理能力也是一大挑战。Damianos说:“您需要更多的能力来处理资料,但最终,您还需要降低功耗,才能让装置可以持续更长时间使用,特别是消费类应用。”9uyednc

001ednc20191125.jpg9uyednc

(来源:Bosch Sensortec)9uyednc

Ulm指出:“传感器融合尚未达到极限,还需要进一步的研究和开发。”他说Bosch的方法包括利用人工智能(AI)和软件合成,以使消费电子装置更智能。“软件合成是指根据领域知识和特定产品版本的特定限制自动产生程码的方式。”9uyednc

“传感器融合技术实现了一定程度的自动化,这为更复杂的传感器融合创造了新的机会——由于涉及大数据(big data)和大量潜在的数据源,是以往使用传统方法无法实现的。”9uyednc

软件不仅为传感器增加价值,也进一步提升了整体系统。它也变得越来越聪明,可以直接在MEMS传感器内部实现AI。Ulm说:“我们一直听到很多有关AI的讨论,但我想鼓吹边缘AI (edge AI)作为产业和用例验收的解决方案。”直接在MEMS装置的本地拥有AI,将有助于发展新的应用,并为用户带来更多好处。9uyednc

在边缘执行AI算法确实为用户带来了诸多好处。第一是个人化,在本地执行计算,并根据用户的个人行为实现优化。其次是用户的数据隐私。Ulm解释说,由于在边缘处理数据而无需经由云端,更能让资料保有稳私性。第三个好处是实时反馈。“将内容上云处理后再传回装置,将会经历延迟,而且有许多应用其实并没有必要上云。”在边缘执行可避免数据来回传输并减少延迟。第四个好处则是由于在本地进行处理,有助于延长电池寿命。9uyednc

002ednc20191125.jpg9uyednc

Bosch Sensortec技术长Markus Ulm9uyednc

然而,Edge AI仍然受制于几项关键的成功因素。Ulm说:“不仅要理解和控制数据,算法也不可忽略,这些都是至关重要的,尤其是对于Edge AI而言。”他并强调,Edge AI要能成功取决于三件事。首先从在边缘受限条件下执行于装置上的算法开始。“重点在于了解这些算法并开发能够在此条件下执行的新算法。”其次是数据,这些实时产生的数据必须实时处理。第三是情境架构(context),这意味着数据的解读必须对特定用例有意义,而且在特定情况下也具有价值。Ulm解释说,“例如,这种价值可以是根据情况如何以不同方式处理问题的实时反馈。”9uyednc

目前,Edge AI仍处于其发展初期。Ulm表示,由于机器学习社群一直专注于以基于云端的解决方案来解决大数据和大规模的问题,因此还有各种挑战尚待解决。9uyednc

Damianos指出,主要的挑战是功耗和摩尔定律(Moore’s Law)的限制。“我们都知道摩尔定律正逐渐式微。我们不确定它是否终结,但至少知道它正放缓中,因而对于可能在处理器单元中增加的晶体管数量带来了限制。”另一个确定的挑战是资料隐私法规。“在欧洲,我们已经有《一般数据保护规范》(GDPR)了,但还需要了解其他地区的情况。”9uyednc

而当被问及MEMS传感器公司如何在edge AI方面有所作为,以及证实较云端供货商更具优势时,Ulm列举了许多用例,包括在极其接近传感器的边缘,可能为客户带来的价值等等。“MEMS传感器公司在此可以利用其优势来突破边缘的限制,从而实现本地机器学习解决方案。而且,最重要的是,我们了解传感器的功能及其如何运作。”9uyednc

(原文发表于ASPENCORE旗下EDN姐妹媒体EETimes;参考链接:Software Propels MEMS to Smarter Systems,编译:Susan Hong)9uyednc

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 通嘉LD5537B1之Flyback副边回授控制器应用于TV及Monit 显示器电源背景应用,通嘉LD5537B1特点,Layout 注意事项
  • Secure Thingz CEO:物联网有风险,入行需“安全” 对于绝大多数人而言,当今物联网面临的最大挑战是安全性。根据英国DCMS的数据,超过45%的受访者表示,安全性正在阻碍物联网的普及。根据其他分析,如果安全性更好,超过70%的客户会增加物联网产品的购买量。而现实是,目前只有4%的物联网设备具有足够的安全性来满足当今的基本要求,同时全球有超过350万个网络安全职位空缺……
  • 为医疗技术的形态助力:主流趋势与设计考虑 医疗设备制造商面临着显着缩小设备尺寸并减轻设备重量的挑战,与此同时仍然需要为其提供最大的功率,并将延迟降到最低程度。在诊断、治疗及患者监护的技术形态方面,他们必须分外的认真考虑下一代医疗设备中日益缩小的空间,与此同时还要将患者的舒适度、便利性及易用性作为优先考虑。
  • 大疆无人机拆解大揭秘,部分器件仍将被美国卡脖子 大疆在消费类无人机行业的地位毋庸置疑,不过美国日本等外媒一直不知道其竞争的秘密是什么。最近,日本媒体拆解了一架Mavic Air 2无人机,终于发现了其中的秘密,也知道大疆的一些问题,并不是坊间传闻的:每一个零部件都是自己制造的。
  • 利用常用的微控制器设计技术更大限度地提高热敏电阻精 无论您使用NTC还是PTC,您的设计都需要一个ADC和一个MCU来测量热敏电阻的电压输出。本文的重点是将硅基热敏电阻与MCU结合使用带来的许多优势。我们将探讨NTC和PTC热敏电阻的优缺点。
  • 电晕女生的美的电热水器,其构造原理是怎样的? 电热水器把女生电晕了?近日,发生了美的电热水器电晕女生的事故,而今日美的的回应让业界一片哗然,还上了热搜。那么,我们来看看事情的经过,然后分析一下电热水器的构造原理,到底是什么把女生电晕了?
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了