革命性传感器可节省数百万节电池
机械神经网络：ETH研究人员开发出一种零能量声子传感器，可以区分单词
I 传感器 医疗设备和用于基础设施监控的设备需要持续的能源，而这些能源通常由注定会耗尽并被更换的电池组提供：根据欧盟最近的一项研究，到 2025 年，我们将大约转变 每天 78 万个累加器.
考虑到对设备不断增长的需求 永远在线部分由于深度学习和人工智能应用程序在控制和监控中的大量使用，寻找电池供电传感器的替代解决方案是一个日益紧迫的问题。
从这个意义上讲，一个非常有前途的实验来自来自以下国家的一组研究人员： 苏黎世理工学院 由...指导 马克·塞拉-加西亚 和 ETH 地球物理学教授 约翰·罗伯逊：团队开发了一个 完全无源机械传感器， 能够在不消耗能量的情况下执行深度学习任务。
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无需电池、始终开启的传感器：研究
苏黎世联邦理工学院的一个研究小组刚刚发表了 《先进功能材料》 一项描述功能的研究 全新传感器 这可能会彻底改变集成电池供电设备的世界，例如医疗植入物和人工智能驱动的智能设备。
I 监控系统 安装在建筑物和基础设施、医疗设备和 测量海水温度和二氧化碳的水下物联网 要求 恒定能量 为了发挥作用。目前，这种能量主要由 电池 根据欧盟最近的一项研究，这种情况平均持续两年（或更短）。
根据研究项目调查 启用，这将需要未来几年的时间 生产数亿只电池 每年：如果你不努力延长 电池寿命，我们在研究中读到，“到 2025 年，我们每天将扔掉约 78 万个 ”，只考虑那些进食的 物联网设备.
延长电池寿命 这当然是一个解决方案，但也有人追求这个雄心勃勃的项目 完全消除电池的使用 对于永远在线的智能设备：这是由 ETH 研究人员领导的团队的案例 马克·塞拉-加西亚 e 约翰·罗伯逊，最近开发了（并获得了专利）第一个能够执行机器学习任务的无源声子传感器。
声子传感器，机械神经网络
Il 声子传感器 由 ETH 研究人员开发的是一种复杂的机械计算器，能够激活和 识别声音 由于其特殊的结构，以模拟且完全被动的方式进行。因此，塞拉-加西亚解释道，“完全由 硅 不像传统电子传感器那样含有有毒重金属或稀土元素“。
这 机械神经网络， 正如论文中所描述的，它由数十个组成 微结构板 相同或相似，通过微小的连接杆相互连接，其功能为 软 并与诸神有联系 执行器 压电.
为了开发微板（我们谈论的是 380 µm 硅晶圆）的复杂设计，研究人员使用计算机模型和算法来定义超材料微观结构的平衡和几何形状。结果是 模拟计算机 有能力执行任务 自动学习 并在二元分类方面实现 90% 以上的准确率。
触发事件是将刺激转换为电信号的事件是 声音。或者更确切地说，他们是 单个词 由人类发出：实验室开发的声子传感器 苏黎世瑞士创新园 Dübendorf 并不局限于过滤声音，而是专注于复杂事件的被动处理.
专利申请指出，由 81 个元素组成的神经网络能够区分各个激活词（例如“三”和“四”）。
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可区分文字的零功耗传感器
I 智能设备 像计步器和起搏器一样，其任务是检测 触发事件 将刺激转换成电信号。然而，即使设备处于待机状态，检测活动也会消耗能量。
另一方面，ETH 开发的机械神经网络可以完全被动地检测特定事件， 零能耗.
La 传感器响应 它由输入刺激的力量触发：一旦检测到事件，就会做出响应 使用能量输入 为电路供电：“传感器纯机械工作，不需要外部电源”，约翰·罗伯茨森教授解释说，“它只是利用声波中包含的振动能量“。
每当发音某个单词或产生特定的音调或噪音时， 声波 发射导致传感器振动。该能量足以产生 微小的电脉冲 打开关闭的电子设备。
原型机在苏黎世州迪本多夫开发 能够区分单词 说“三”和“四”：由于“四”一词比“三”一词具有更多与传感器共振的声能，因此它会使传感器振动，而“三”则不会。
科学家解释说，这意味着“四”这个词可以用来打开设备或触发进一步的过程，而说“三”则什么也不会发生。
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Serra-Garcia：到 2027 年将成为坚实的原型
研究人员解释说，传感器的较新版本应该能够区分 最多十二个不同的单词 它们将比手掌大小的专利原型小得多：正如学者们所解释的那样，目标是 小型化 技术。
i 的潜在用例 革命性的无电池传感器 包括 地震和建筑监测：它们可用于记录波能或检测混凝土何时出现裂缝。
人们也对监测感兴趣 废弃的油井，该研究的作者解释说：从井中逸出的气体会产生一种特有的嘶嘶声，这种类型的传感器可以在不持续消耗电力的情况下检测到它。
Serra-Garcia 也看到了在痣方面的应用 医疗器械，例如人工耳蜗，需要通过非常小的电池为信号处理提供永久电源，并且每 12 小时需要更换一次。
“工业界对零能耗传感器也很感兴趣”，现在在荷兰 AMOLF 工作的 Serra-Garcia 补充道。
他的团队的目标是 到 2027 年推出实体原型“如果到那时我们还没有引起任何人的兴趣”， 研究人员总结道， “我们可以找到自己的初创公司“。
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