Milyonlarla batareyaya qənaət edə bilən inqilabi sensorlar

I sensorlar tibbi cihazların və infrastrukturun monitorinqi üçün istifadə olunanların daimi enerji tələb edir ki, bu da ümumiyyətlə tükənmək və dəyişdirilmək üçün nəzərdə tutulmuş akkumulyatorlar parkı tərəfindən təmin edilir: Avropa İttifaqının son araşdırmasına görə, 2025-ci ilə qədər biz təxminən transformasiya edəcəyik. Gündə 78 milyon akkumulyator.

Cihazlara artan tələbatı nəzərə alaraq həmişə-on, qismən nəzarət və monitorinq üçün dərin öyrənmə və süni intellekt tətbiqlərinin kütləvi istifadəsi səbəbindən batareya ilə işləyən sensorlara alternativ həllin tapılması getdikcə aktuallaşan məsələdir.

Bu mənada çox perspektivli bir təcrübə bir qrup tədqiqatçıdan gəlir Sürix Politexniki tərəfindən sürülüb Mark Serra-Qarsiya və ETH geofizika professoru Yohan Robertsson: komanda inkişaf etdirdi a tamamilə passiv mexaniki sensor, enerji sərf etmədən dərin öyrənmə tapşırıqlarını yerinə yetirməyə qadirdir.

Robototexnika, dərinin həssaslığını təqlid edən "rəng" sensoru
Süni intellektə əsaslanan sistemlərin əxlaqi dəyərləri belə gizlətməsi belədir...

Batareyasız həmişə işləyən sensorlar: tədqiqat

ETH Zurich-dən bir araşdırma qrupu yeni nəşr etdi "Qabaqcıl funksional materiallar" a-nın fəaliyyətini təsvir edən bir araşdırma yeni sensor tibbi implantlar və süni intellektlə işləyən ağıllı cihazlar kimi inteqrasiya olunmuş akkumulyatorla işləyən cihazlar dünyasında inqilab edə bilər.

I monitorinq sistemləri binalara və infrastrukturlara, tibbi cihazlara və okean sularında temperatur və CO2 ölçən sualtı IoT olanlar tələb edir daimi enerji fəaliyyət göstərmək üçün. Hazırda bu enerji daha çox tərəfindən təmin edilir batareya Bu, son AB araşdırmasına görə, orta hesabla iki il (və ya daha az) davam edir.

Tədqiqat layihəsinin araşdırmasına görə AKTİV EDİR, bu qarşıdakı illərdə aparacaq yüz milyonlarla batareyanın istehsalı hər il: uzatmaq üçün işləmirsinizsə batareyanın ömrü, araşdırmada oxuyuruq, "2025-ci ilə qədər hər gün təxminən 78 milyonu atacağıq ”, yalnız qidalananları nəzərə alaraq IoT cihazları.

Batareyanın ömrünü uzadın Bu, şübhəsiz ki, bir həll yoludur, amma iddialı proyektini davam etdirənlər də var batareyaların istifadəsini tamamilə aradan qaldırın həmişə işləyən ağıllı cihazlar üçün: rəhbərlik etdiyi ETH tədqiqatçıları komandasının işidir Mark Serra-Qarsiya e Yohan Robertsson, bu yaxınlarda maşın öyrənmə tapşırıqlarını yerinə yetirə bilən ilk passiv fononik sensoru inkişaf etdirən (və patentləşdirdi).

Yeni dünyanı kəşf etmək üçün "ağıllı" kontakt linzalar
Yaşıl kimyanın Müqəddəs Grail: toksikliksiz florokimyəvilər

Fonon sensor, mexaniki neyron şəbəkəsi

Il fononik sensor ETH tədqiqatçıları tərəfindən hazırlanmış, aktivləşdirməyə qadir olan mürəkkəb mexaniki kalkulyatordur səsləri tanımaq xüsusi strukturu sayəsində analoq və tamamilə passiv şəkildə. Buna görə də, Serra-Qarsia izah edir, "müstəsna olaraq ibarətdir silikon və adi elektron sensorlar kimi nə zəhərli ağır metallar, nə də nadir torpaqlar ehtiva edir".

Questa mexaniki neyron şəbəkəsi, kağızda təsvir edildiyi kimi, onlarla ibarətdir mikrostrukturlu plitələr eyni və ya oxşar, funksiyasını yerinə yetirən kiçik birləşdirici çubuqlarla bir-birinə bağlıdır yumşaq və tanrılarla bağlıdırlar aktuatorlar piezoelektrik.

Mikro-plitələrin kompleks dizaynını inkişaf etdirmək üçün (söhbət 380 µm silikon vaflidən gedir) tədqiqatçılar metamaterialın mikro strukturlarının balanslarını və həndəsələrini təyin edən kompüter modellərindən və alqoritmlərindən istifadə etdilər. Nəticə a analoq kompüter tapşırıqları yerinə yetirməyə qadirdir avtomatik öyrənmə və binar təsnifat baxımından 90 faizdən çox dəqiqliyə nail olur.

Tətikləyici hadisə, stimulu elektrik siqnalına çevirən hadisədir səs. Daha doğrusu, onlar tək sözlər bir insan tərəfindən tələffüz olunur: laboratoriyalarda hazırlanmış fononik sensor İsveçrə İnnovasiya Parkı Sürix Dübendorf səsləri süzgəcdən keçirməklə məhdudlaşmır, diqqətini üzərinə cəmləşdirirmürəkkəb hadisələrin passiv işlənməsi.

Patent ərizəsində deyilir ki, 81 elementdən ibarət neyron şəbəkə fərdi aktivləşdirmə sözlərini (məsələn, “üç” və “dörd”) ayırd edə bilir.

Mədənçıxarma sənayesinin davamlılığı: getdikcə aktuallaşan problem
Dairəvi iqtisadiyyat və elektrik avtomobilləri: gələcək daha yaxındır

Sözləri ayırd edə bilən sıfır güc sensoru

I ağıllı cihazlar pedometrlər və kardiostimulyatorlar kimi a. aşkar etmək vəzifəsi var tetikleyici hadisə stimulun elektrik siqnalına çevrilməsi. Bununla belə, aşkarlama fəaliyyətinə hətta qurğular gözləmə rejimində olduqda belə enerji sərfiyyatı daxildir.

ETH-də hazırlanmış mexaniki neyron şəbəkəsi isə müəyyən bir hadisəni tamamilə passiv şəkildə, a sıfır enerji istehlakı.

La sensor reaksiyası o, daxil olan stimulun gücü ilə tetiklenir: hadisə aşkar edildikdən sonra cavab enerji girişindən istifadə edir elektrik dövrəsini gücləndirmək üçün: "Sensor sırf mexaniki işləyir və xarici enerji mənbəyinə ehtiyac duymur", professor Johan Robertsson izah edir, "sadəcə olaraq səs dalğalarında olan vibrasiya enerjisindən istifadə edir".

Müəyyən bir söz tələffüz edildikdə və ya xüsusi bir ton və ya səs-küy yarandıqda səs dalğası emissiya sensorun titrəməsinə səbəb olur. Bu enerji daha sonra a yaratmaq üçün kifayətdir kiçik elektrik impulsu söndürülmüş elektron cihazı işə salır.

Prototip Sürix Kantonunun Dübendorf şəhərində hazırlanmışdır sözləri ayırd edə bilir “üç” və “dörd” deyin: “Dörd” sözü sensorda “üç” sözündən daha çox səs enerjisinə malik olduğundan sensoru titrədir, “üç” isə yox.

Bu o deməkdir ki, alimlər izah edirlər ki, “dörd” sözü cihazı işə salmaq və ya sonrakı prosesləri işə salmaq üçün istifadə oluna bilər, “üç” deyərkən heç nə baş vermir.

Süni intellekt və avtonom sürücülük: avtoidman qaranlıqda işləyir
Su, ot və bəşəriyyət: Süni intellektin koqnitiv sərhədləri

Serra-Garcia: 2027-ci ilə qədər möhkəm prototip

Tədqiqatçıların izahatına görə, sensorun daha yeni variantları ayırd etməyi bacarmalıdır on iki fərqli sözə qədər və onlar xurma ölçüsü olan patentləşdirilmiş prototipdən çox kiçik olacaqlar: alimlərin izah etdiyi kimi, məqsəd miniatürləşdirmək texnologiya.

i üçün potensial istifadə halları inqilabi batareyasız sensorlar daxildir zəlzələ və bina monitorinqi: Onlar dalğa enerjisini qeyd etmək və ya betonda çat əmələ gələndə aşkar etmək üçün istifadə edilə bilər.

Monitorinqlə bağlı da maraq var tərk edilmiş neft quyuları, tədqiqatın müəlliflərini izah edin: quyulardan çıxan qaz xarakterik fısıltı yaradır və bu tip sensor onu daim elektrik enerjisi sərf etmədən aşkar edə bilirdi.

Serra-Garcia da mollarda tətbiqləri görür tibbi avadanlıqlar, məsələn, hər 12 saatdan bir dəyişdirilməli olan çox kiçik batareyalar vasitəsilə siqnalın işlənməsi üçün daimi enerji təchizatı tələb edən koxlear implantlar.

"Sənayedə də sıfır enerjili sensorlara böyük maraq var"," hazırda Hollandiyada AMOLF-də işləyən Serra-Garcia əlavə edir.

Onun komandasının məqsədi budur 2027-ci ilə qədər möhkəm bir prototip buraxın"Əgər o vaxta kimi heç kimin marağını çəkə bilməmişiksə” tədqiqatçı yekunlaşdırır, “Biz öz startapımızı tapa bildik".

Yetmiş illik CERN və innovasiya ilə qeyd olunan 2024
WSense, Əşyaların İnterneti dənizin dərinliklərinə belə çatır