
2013年,日本和美國將相繼啟動(dòng)踏入電子行業(yè)廣闊天地的大型項(xiàng)目。這些項(xiàng)目的目標(biāo)都是解決今后日益嚴(yán)重的社會問題,比如維護(hù)老化的基礎(chǔ)設(shè)施、對不斷增加的老年人進(jìn)行健康管理等。在其中起關(guān)鍵作用的部件,是不計(jì)其數(shù)的傳感器和致動(dòng)器(圖1)。

圖1 利用傳感器、致動(dòng)器及大數(shù)據(jù)等解決社會問題
上圖的照片中,左上為富士電機(jī)的振動(dòng)傳感器,左下為安裝了這種傳感器的該公司大樓。中上為豐橋技術(shù)科學(xué)大學(xué)的農(nóng)業(yè)用養(yǎng)分傳感器、中下為安裝了這種傳感器的農(nóng)田。右上為不來梅大學(xué)(University of Bremen)可對人體神經(jīng)等產(chǎn)生作用的電極,右下為羅姆的近紅外線圖像傳感器拍攝的人的手指。(照片來自富士電機(jī)、豐橋技術(shù)科學(xué)大學(xué)、不來梅大學(xué)、羅姆)(點(diǎn)擊放大)
目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)“覆蓋萬億傳感器的世界”
日本方面,經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省于2013年4月啟動(dòng)了“社會課題對應(yīng)傳感器系統(tǒng)開發(fā)項(xiàng)目”。目的是對已建成數(shù)十年的橋梁及道路等進(jìn)行維護(hù)管理、改善農(nóng)作物栽培環(huán)境、通過測量人的體征信息及時(shí)發(fā)現(xiàn)疾病等。美國方面,飛兆半導(dǎo)體將與加州大學(xué)伯克利分校等一同啟動(dòng)旨在實(shí)現(xiàn)每年使用1萬億個(gè)傳感器的社會“Trillion Sensors Universe”的項(xiàng)目(圖2)。

圖2 10年后傳感器的數(shù)量將突破1萬億個(gè)
“Trillion Sensors”的傳感器普及圖。約10年后傳感器數(shù)量將突破1萬億個(gè),再過10年會達(dá)到數(shù)十萬億個(gè)。(該圖由Tech-On!根據(jù)飛兆半導(dǎo)體的資料繪制)(點(diǎn)擊放大)
利用電子部件支撐基礎(chǔ)設(shè)施
這些項(xiàng)目只是冰山的一角。最近,很多電子產(chǎn)品廠商與部件廠商都開始開拓同樣的用途。
各公司開拓的對象是廣泛意義上的社會基礎(chǔ)設(shè)施。具體包括:(1)大樓、住宅、橋梁、水壩等建筑物的管理及安全保障;(2)鐵路、船舶、飛機(jī)及汽車等交通工具的安全保障;(3)人的健康管理及老年人的護(hù)理;(4)提高農(nóng)業(yè)及畜牧等第一產(chǎn)業(yè)的效率;(5)能源相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的維護(hù)等。
不管是哪種用途,系統(tǒng)構(gòu)成大體上是一樣的(圖1)。首先,要在作為對象的基礎(chǔ)設(shè)施上安裝用網(wǎng)絡(luò)連接起來的無數(shù)個(gè)傳感器,用來收集關(guān)于基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)的信息。然后根據(jù)收集到的信息,推測基礎(chǔ)設(shè)施的狀態(tài),并在必要的情況下發(fā)出警告,或是進(jìn)行恰當(dāng)?shù)目刂?。比如,監(jiān)控橋梁及建筑時(shí),利用光纖傳感器及加速度傳感器收集建筑物的信息,并運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法等查明有無異常,如果有問題就發(fā)出警告。
這樣的系統(tǒng)被稱作傳感器網(wǎng)絡(luò)或M2M(machine to machine,機(jī)器對機(jī)器)。雖然很早以前就有了這些概念,但在過去,就算有技術(shù),實(shí)用案例也非常少?,F(xiàn)在,這種情況正在逐漸改變。
借助國家的發(fā)展戰(zhàn)略
首先,基礎(chǔ)設(shè)施老化及老年人口增加帶來的影響開始變得越來越明顯。2012年12月,日本中央高速笹子隧道發(fā)生了塌方事故。不斷增加的老齡人口也對公共醫(yī)療保險(xiǎn)的壓力也越來越大。
在此情景下,日本政府2013年6月14日在內(nèi)閣會議上確定了闡述未來IT戰(zhàn)略的《世界最先進(jìn)IT國家創(chuàng)造宣言》,宣言中提出了“2020年度之前利用傳感器等對日本20%的重要基礎(chǔ)設(shè)施及老化基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行檢查和維修”、“對醫(yī)療護(hù)理及生活支援服務(wù)的相關(guān)傳感器技術(shù)及機(jī)器人技術(shù)等進(jìn)行開發(fā)驗(yàn)證與實(shí)用化”等目標(biāo)。
技術(shù)環(huán)境的不斷完善也不可忽視。加速度傳感器及無線通信部件因配備于智能手機(jī)而變得非常便宜。通信技術(shù)方面,除了WLAN、藍(lán)牙及ZigBee之外,還有日本于2012年7月正式啟用的920MHz頻帶電波等,選擇越來越多。數(shù)據(jù)分析技術(shù)也因?yàn)榇髷?shù)據(jù)的使用機(jī)會增加而快速發(fā)展。
電子行業(yè)也展開了行動(dòng)。消費(fèi)類產(chǎn)品業(yè)務(wù)陷入苦戰(zhàn)的廠商對促進(jìn)今后業(yè)務(wù)增長的廣義基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域充滿期待(圖3)。從金錢的最終流向——家庭支出也可以看出,這是一個(gè)潛在的巨大市場。與包含白色家電等在內(nèi)的“家庭耐用消費(fèi)品”以及電視機(jī)及個(gè)人電腦等“教育娛樂用耐用消費(fèi)品”相比,食品、住宅及醫(yī)療等在家庭支出中所占比例很高。由電子行業(yè)擔(dān)負(fù)起其中部分職責(zé)后,新市場有望進(jìn)一步擴(kuò)大。(記者:三宅 常之,Tech-On!)

圖3 還有很多領(lǐng)域擁有很大的電子化余地
家庭支出項(xiàng)目分類。深藍(lán)色部分為擁有電子化余地的領(lǐng)域。根據(jù)日本總務(wù)省統(tǒng)計(jì)局的“2012年家庭收支調(diào)查”的數(shù)據(jù)制成。(點(diǎn)擊放大)
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