传感器意识 科技革命就靠它？你不知道的六大传感器

科技革命就靠它？你不知道的六大传感器

指纹识别，光线感应，测量步数、脉搏、体温.......越来越多的功能在手机、平板、笔记本等移动终端上体验。我们使用这些功能，体会着被科技怀抱的感觉。你可曾想过，在这些功能的背后，隐藏着多少科技以及故事。移动平台六大传感器，你造吗？

开篇简单说两句：

一个传感器加上使用它的创意能够获得什么？答案是一个革命性的产品。2007年，苹果发布iPhone。它重新定义了传统手机的使用方式。通过两手指的开合，便可以将屏幕上的图片放大缩小，这在当时就像魔法一样吸引着全世界的人去体验。而实现这一功能的，便是iPhone上的多点触摸传感器。

如今大热的智能穿戴设备，能够全天候的监测我们的步数、睡眠等信息。这些功能靠什么实现？各种传感器。

如今很多厂商意识到，搭载创新的传感器，能为产品带来或新颖或便捷或安全的功能，但想要发明一个创新的传感器却并不是一件容易的事情，需要耗费巨大的研发成本。所以很多研发实力相对较弱的厂商都是等到某款传感器上市并达到一定产量之后，才将其配备到自家产品上。这也是为什么指纹识别技术刚刚在手机上普及开来的原因。

如今困扰科技厂商的问题并不仅仅在于自己弄不到创新的传感器，而是就算产品搭载了这些传感器，但却无法实现他们想要的功能。

我们知道传感器本身，只是一个检测装置，它能够感受到被测量的信息，并将这些信息传递给设备进行处理，从而得出相应的结论或者给出应对措施。而这个处理的过程是需要设备制造商通过反复测量试验，最终写入程序中的。如果写入机身内的程序不准确，轻则影响产品体验，重则导致这项功能成为鸡肋，增加了产品成本，却遭到用户诟病。

指纹识别传感器：不止安全

代表设备： iPhone 6/6 Plus，iPad Air 2，Galaxy S5，魅族MX4 Pro等。

随着iPhone以及iPad搭载Touch ID指纹识别传感器，拉动了越来越多厂商将指纹识别技术应用于自家产品上。这一功能已经不仅仅局限于解锁屏幕了，我们还可以用它进行掌上支付，令移动终端成为你的钱包。

对于指纹识别传感器，我们必须明白：

1.滑动式传感器因为每一次都会扫描较大面积指纹，所以安全性和识别率更高，但也牺牲了识别速度。

2.滑动式传感器相比按压式更节省空间。

3.按压式传感器拥有比滑动式相对较快的识别速度。

4.按压式传感器不管手指从哪个方向按压都能够识别，随意性更高。滑动式则只能上下滑动识别。

人的指纹有50亿分之一的重复概率，奠定了指纹识别技术极高的安全性。以前，这一技术仅仅应用于刑事侦查案件中，而如今普通大众也可使用搭载指纹识别技术的终端。 目前，应用于移动终端的指纹识别技术共有两大类，分别是滑动式与按压式，代表机型有三星S5和iPhone 6。滑动式需要用手指在传感器上滑动才能识别，而按压试只要手指放在传感器上便可以识别。

皮电传感器：知你性情

代表设备： 测谎仪，微软手环等。

相信不少朋友都有这样的经历，当你要从事一项非常重要的任务之前，你会觉得紧张、焦虑以至于手脚冒汗。这种心理反应转化成生理反应的过程，我们是可以通过皮电传感器探测出来。

对于皮电传感器，我们必须明白：

1.人体皮电反应受温度，人体活动以及心理反应三个因素影响，皮电传感器因此会收到影响，准确性有待检验。

2.人们一天会拥有众多情绪，每一天所产生情绪的时间、情绪类别皆不同，就算我们准确测量出皮电反应情况，归类整理这些数据并给出科学的建议依然是厂商最头痛的问题。

3.目前微软手环已经搭载该传感器，该项技术很快便会走入我们的生活中。

皮电传感器并不能测试出用户的喜怒哀乐，只能感受到用户心理状态是否变化，而通过这种变化，我们可以得到一些结论。例如通过测谎仪的皮电传感器感应被测者说话时的心理变化，从而断定是否说谎。

此外，如果通过皮电传感器检测我们几天的人体皮电反应水平，通过皮电波形高低，我们就可以得知自己每天哪一个时段的工作效率最高了。以此依据来安排我们的工作在状态最佳的时段。

光线传感器：贴心调节

代表设备： iPhone，iPad，MacBook Air，三星S系列等配备大屏的移动终端。

光线传感器是一种光敏元件，通过感受机身环境光的强度以及变化，从而调整机器屏幕的亮度，键盘背景灯亮度以及其它拓展功能。

对于光线传感器，我们必须明白 ：

1.它可以控制屏幕的亮度，令你在户外可以看清屏幕，室内也不会因为觉得刺眼。

2.如果你的移动终端有键盘，那么它还可以控制键盘背景灯的开关以及亮度

3.差的光线传感器降低移动终端的使用体验，例如会出现在黑暗的环境下，屏幕依然很亮；在光线条件变化较大的户外，屏幕亮度变化较为迟钝等现象。

4.光线传感器一般设计在机身顶部手不宜覆盖的部位，以防影响测量的准确性。

光线传感器早在十年前便已经应用于移动产品身上。它尽管功能相对单一，仅仅用于根据不同环境光线，调整屏幕亮度以及键盘背景灯开关，但由于功能实用，所以成为目前大屏手机以及平板电脑的必备元件。

心率传感器：告诉你心跳背后的秘密

代表设备： 微软手环，松拓 VECTOR HR运动腕表，三星Galaxy S5手机等。

心率监测是目前十分热门的功能。三星Galaxy S5，微软手环以及明年春季将会推出的苹果手表都具备这一功能。

对于心率传感器，我们必须明白：

1.单纯给出心率数值对你并没有太大意义，如果能够持续测量，并通过一段时间的心率数据给出睡眠质量／休息时间等健康建议则会对用户有很大帮助。

2.目前绝大部分移动终端用的都是光电心率传感器，相比电极式心率传感器误差几率较大。

3.电极式心率传感器目前还无法应用于较小的穿戴设备上，但目前已经有厂商在为此而努力了。相信未来会成为高端设备的标志配件。

作为个人健康设备的超级武器，该功能可以通过监测心率来追踪运动强度，不同的运动训练模式等，并可以针对这一数据推算睡眠周期等与之关联的健康行动数据。

目前心率传感器有两种，一种是通过光反射测量的光电心率传感器以及利用人体不同部位电势测量的电极式心率传感器。前者尽管测量准确度欠佳，但优势在于体积小，所以目前所有的移动终端都用该种方式测量。后者在医院中测量心电图的时候我们经常会看到，通过测量人体不同点的电势变化，从而测量出心率变化，该方法测量精准，但必须同时监测人体的两个部位，而我们平时用手机和手表的时候都是单手接触产品，所以无法做到持续监测。

气压计：感知你的高度

代表设备： LG G Watch R，iPhone 6／plus，三星Galaxy S3，Galaxy note 2等。

气压计是一个被埋没但非常实用的小东西。很久以前便已经有手机搭载，例如三星Galaxy S3，Galaxy note 2，而目前iPhone 6/plus也将其纳入怀中，为机器提供气压数据。气压计虽然仅能够测量气压数据，但通过该数据我们可以精确得知机器的海拔高度。如果监测一段时间内的气压变化，还能获得机器高度变化数据，从而为进一步的数据处理做准备。

对于气压计，我们必须明白：

1.既然是测量气压的元件，那么气压变化异常也势必会影响用户得到信息的有效性。例如在飞机飞行的时候，为了乘客舒适都会为机舱加压，此时飞机内部的气压值与外部不同，我们也就无法得到正确的高度信息了。

2.目前气压计已经广泛应用于移动终端中，但由于缺乏应用软件支持，它们经常被用户冷落。

3.气压计是非常实用的元件，我们登山时可以利用搭载它的设备读取海拔高度信息。

气压计到底通过测量出来的高度数据，能给用户带来什么好处呢？户外运动员可以直观的了解自己所在的高度；未来导航地图不仅可以知道我们所在的平面位置，甚至还能知道我们所在的楼层，而这绝对是未来导航发展的必然趋势。

图像传感器：像素太高未必好

代表设备： 目前市面上几乎所有手机，平板，笔电皆有配备，三星智能腕表

图像传感器是摄像头内部用于接收光学信号的元件。配合镜片组以及图像处理器（ISP）可以实现拍摄照片的功能。这三者共同决定成像质量的好坏。

对于图像传感器，我们必须明白：

1.并非像素越高越好。因为手机体积决定图像传感器不能设计过大，所以如果像素过高，单个像素面积便会减小。

2.除了像素，镜头同样可以影响画质，有些镜头带有镀膜，可以阻挡红外线干扰，降低炫光以及紫边等现象。

3.光学防抖可以通过延长曝光时间的方式提升暗光环境的拍摄能力，以及防止拍摄视频时抖动。

图像传感器上面拥有众多接收光线信号的像素点，它们将自己接收到的光线信号转换成电信号，并通过ISP转化成我们在屏幕中看到的照片。所以这些“小家伙”才是决定图像效果最重要的因素。如果图像传感器中集成了很多像素点，那么它拍出的照片将会存留更多信息，细节会更好。如果像素越大，那么每个像素接收光线的能力就越强，最大的好处就是降低了曝光时间，增加暗光环境拍摄成功率，色彩也会更丰富锐利。

不难发现，移动终端对传感器的应用已经达到难舍难分的地步，在如今配置流，价格战，拼外观已经无法再赚足眼球的年代，传感器成为厂商增加产品卖点的大救兵，而消费者则享受在它们悉心敏感的“关照”中。

但我们也必须意识到，决定传感器发展的壁垒并不在于传感器本身，而是如何用程序去分析传感器积累的数据，并为人所用。很多厂商都是花费数年研究才有所建树。

放眼未来，伴随着越来越多创新的传感器植入移动终端设备中，我们可以轻松掌握身体的状态，情绪以及能量消耗，这些数据将会助力我们的身体健康，调整情绪以及工作效率提升，如此设备难道不能称为科技革命吗？

分享丨传感器的未来：10年后我们将会生活在一个极端透明的世界

转自 大数据文摘

作者：彼得·戴曼迪斯

2014年，在芬兰的一个传染病实验室里，卫生研究员佩特里·拉特拉（Petteri Lahtela）发现了一件奇怪的事情，他突然意识到他所研究的很多问题的条件都存在着重叠。例如，在检查一些医生认为互不相关的疾病时，比如莱姆病、心脏病、糖尿病等，他发现所有这些疾病都对睡眠有负面影响。

这就引发了一个因果关系问题。是所有这些疾病都导致了睡眠问题，还是反过来，通过改善睡眠，这些疾病就能够治好，或者至少症状能够得到缓解呢？更加重要的是，怎样才能做到更有效地治愈这些疾病？

拉特拉发现，要想解决这些难题，他需要得到相关数据，很多很多数据。在收集这些信息的过程中，他很快就意识到自己可以利用最近出现的一个技术上的转折点。2015年，在智能手机技术进步的推动下，小而强劲的电池与小而强大的传感器开始融合到一起。事实上，他意识到，由于它们体积小而功能强大，要建造一种新型的睡眠追踪器是完全可能的。

任何电子设备，如果能够测量某个物理量（如光、加速度或温度），然后将这些信息发送给网络上的其他设备，都可以被认为是一种传感器。拉特拉正在考虑的传感器是一种新型心率监测仪。跟踪睡眠的一个很好的方法是监测心率和心率的变异性。虽然市场上已经有了很多这样的追踪器，但是那些都是很有问题的“老型号”。例如，健身腕带和苹果手表，都是通过一个光学传感器测量手腕的血流量的。然而，手腕上的动脉位于皮肤表层以下很深的地方，因此无法对血流量进行完美的测量，而且人们通常不会戴着手表睡觉——这会影响它们原本设计用来测量的睡眠。

拉特拉发明的是这种智能手表的升级版，名为“乌拉戒指”（Oura ring）。这款戒指的主体是一条光滑的黑色钛带，装有3个传感器，可以跟踪和计算10个不同的身体信号，因此它是市场上最精确的睡眠追踪器。穿戴位置和采样率是它的秘密武器。由于手指上的动脉比手腕上的动脉离皮肤表层更近，乌拉戒指能够更好地了解心脏的情况。此外，苹果手表和Garamond每秒只能测量两次血流量，健身腕带最多可以测12次，而乌拉戒指则每秒可以测250次。在独立实验室进行的研究中，更好的成像质量和更高的采样率相结合，使乌拉戒指与医学级别的心率跟踪器相比准确率达到了99%，心率变异性的准确率则达到了98%。

20年前，如此精确的传感器要花费数百万美元，而且必须安置在一个相当大的房间中。而乌拉戒指的价格约为300美元，并可以直接戴在手指上，这就是指数型增长对传感器的影响。传感器发展最重要的结果是通常所称的“物联网”（Internet of Things，IoT），即将遍布全球的智能设备互连网络。为了更好地理解我们已经走了多远，有必要回顾一下这场革命的演变过程。

1989年，发明家约翰·罗姆尼（John Romkey）将一台烤面包机连接到互联网上，使之成为第一个物联网设备。10年后，社会学家内尔·格罗斯（Neil Gross）看到了这个趋势，他在《商业周刊》上发表了一个著名的预测：“在下个世纪，整个地球都会蒙上一层电子皮肤。地球将利用互联网作为支架，来支持和传播它的感觉。现在，这层皮肤正在缝合。它由数百万个嵌入式电子测量设备组成：恒温器、压力表、污染探测器、照相机、麦克风、葡萄糖传感器、心电图仪、脑电图仪等。它们将监测城市和濒危物种、大气、船只、高速公路和卡车车队，以及我们的对话、我们的身体，甚至我们的梦想。”

格罗斯的预测应验了。到2009年，连接到互联网上的设备数量已经超过地球上的总人口数量（125亿个设备，68亿人，或每人1.84个连接设备）。一年后，在智能手机发展的推动下，传感器价格开始暴跌。到2015年，连接到互联网上的设备总数达到了150亿台。由于这些设备中大多数都包含多个传感器，例如，平均每台智能手机大约有20个传感器。这也解释了为什么到2020年，人们通常所称的“我们的万亿传感器世界”将正式登场。

我们当然不会就此止步。斯坦福大学的研究人员估计，到2030年，将有5000亿台联网设备（每台设备装有数十个传感器）。而根据埃森哲咨询公司（Accenture）的研究，这里面所包含的经济价值将达到14.2万亿美元。隐藏在这些数字背后的正是格罗斯的思想：那是记录了地球上的几乎每一种感觉的“电子皮肤”。

以光学传感器为例。柯达工程师史蒂文·萨森（Steven Sasson）于1976年发明了第一台数码相机，它有烤箱那么大，可以拍摄12张黑白照片，而价格则超过了1万美元。到了今天，普通智能手机配备的摄像头在重量、成本和分辨率方面都比萨森的数码相机提高了数千倍。这些摄像头到处都是，汽车上、无人机上、手机上、卫星上，并且拥有几乎令人“毛骨悚然”的图像分辨率。卫星拍摄到的地球影像，已经精确到了半米。无人机则进一步缩小到了一厘米。无人驾驶汽车上的激光雷达传感器更是几乎可以捕捉到所有东西，它每一秒钟都要收集130万个数据点，并能够记录单个光子级别的变化。

在光学传感器上，我们看到了三重趋势：体积和成本不断下降，同时性能大幅提高。第一台商用GPS是1981年上市的，它重达24千克，价格高达119900美元。到2010年，商用GPS的价格已经下降到5美元，体积则小到可以放在你的手指上。为早期火箭导向的“惯性测量装置”就是一个很好的例子。在20世纪60年代中期，那还是一个重达23千克、价格高达2000万美元的设备。如今，你手机里的加速度计和陀螺仪也在做着同样的事情，但只需要4美元，重量还不如一粒米。

这些趋势肯定还会持续下去。我们正从微观世界向纳米世界迈进。这种进步已经导致智能服装、智能珠宝和智能眼镜等浪潮的涌起，上面讲到过的乌拉戒指就是其中一个很好的例子。很快，这些传感器就会进入人的身体。以“智能微尘”（smart dust）为例，这是一个只有灰尘微粒大小的系统，可以感知、存储和传输数据。如今，一粒“智能微尘”的大小像一粒苹果种子那么大。未来，纳米级的智能微粒将会漂浮在我们的血液中，收集数据，探索人体内部—那是科学最后的未知领域之一。

毫无疑问，我们将会学到更多，关于内部的身体，关于外部的一切。这是一个巨大的转变。从这些传感器奔涌而来的数据量有时大得简直令人难以理解。一辆自动驾驶汽车每天会产生4 TB的数据，这相当于1000部电影所包含的信息；一架商用客机则每天会产生40 TB的信息；一个智能工厂，则会产生PB级的信息。

那么，这些数据会给我们带来什么呢？很多，很多。

医生将不再需要依靠每年一次的体检来追踪患者的健康状况，因为他们现在每天24小时、每周7天都能收到大量的量化数据。

农民将随时可以知道土壤和天空中的水分含量，从而精确地进行浇灌，种植出更健康的作物，获得更大的产量，并节约大量的水资源（水的浪费，是全球变暖的一个重要因素）。

在商业领域，由于在快速变化的时代里，面对机会时的机敏和行动时的快捷是最大的优势，因此虽然了解客户的所有信息可能会带来令人担忧的隐私问题，但是它确实为组织提供了令人难以置信的灵活性，这可能是在这个加速发展的时代维持生存的唯一方法。

而且，这一切仍然在进一步加速。在10年之内，我们将会生活在一个几乎所有可以测量的东西都会被持续测量的世界里。那将是一个极端透明的世界。从太空的边缘到海洋的底部，再到你身体的内部，我们的电子皮肤正在形成一个无限可用信息的感觉中枢。不管你喜不喜欢，我们已经生活在了一个“超意识”的星球上。

本文节选自《未来呼啸而来》一书。

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