Миллиондогон батареяларды үнөмдөй турган революциялык сенсорлор

I сенсорлор медициналык аппараттар жана инфраструктурага мониторинг жүргүзүү үчүн колдонулгандар туруктуу энергияны талап кылат, ал көбүнчө түгөнө турган жана алмаштырыла турган батарейкалардын парктары менен камсыздалат: Европа Биримдигинин акыркы изилдөөсүнө ылайык, 2025-жылга чейин биз болжол менен өзгөрөбүз. Суткасына 78 миллион аккумулятор.

аппараттарга суроо-талаптын өсүп жатканын эске алуу менен ар дайым жөнүндө, башкаруу жана мониторинг үчүн терең үйрөнүү жана AI тиркемелерин массалык түрдө колдонуудан улам, батарея менен иштеген сенсорлорго альтернативалуу чечим табуу барган сайын актуалдуу маселе болуп саналат.

Бул жагынан абдан келечектүү эксперимент изилдөөчүлөр тобунан келет Цюрих политехникалык шартталган Марк Серра-Гарсия жана ETH геофизикасынын профессору Йохан Робертссон: команда иштеп чыккан а толугу менен пассивдүү механикалык сенсор, энергияны сарптабастан терең үйрөнүү тапшырмаларын аткарууга жөндөмдүү.

Робототехника, теринин сезгичтигин туураган "түс" сенсору
Мына ушундайча AI негизделген системалар адеп-ахлактык баалуулуктарды жашырган ...

Батареясы жок ар дайым күйгүзүүчү сенсорлор: изилдөө

ETH Zurich изилдөө тобу жаңы эле жарыяланган "Өркүндөтүлгөн функционалдык материалдар" иштешин сүрөттөгөн изилдөө а жаңы сенсор медициналык имплантаттар жана AI менен иштеген акылдуу аппараттар сыяктуу интегралдык аккумулятор менен иштеген түзмөктөр дүйнөсүн революция кыла алат.

I мониторинг системалары имараттарга жана инфраструктураларга орнотулган, медициналык приборлор жана океан сууларындагы температураны жана CO2ди өлчөөчү суу астындагы IoT талап кылат туруктуу энергия иштеши үчүн. Азыркы учурда, бул энергия негизинен тарабынан камсыз кылынат батарея акыркы ЕБ изилдөөсүнө ылайык, орточо эки жылга созулат (же андан аз).

Изилдөө долбоорунун иликтөөсүнө ылайык ИШТЕЙТ, бул кийинки жылдары талап кылынат жүздөгөн миллион батареяларды чыгаруу жыл сайын: узартуу үчүн иштебесеңиз батареянын иштөө мөөнөтү, биз изилдөөдө окуйбуз, "2025-жылга чейин биз күн сайын 78 миллиондой ыргытабыз ”, тамактангандарды гана эске алганда IoT түзмөктөрү.

Батареянын иштөө мөөнөтүн узартуу бул албетте чечим, бирок амбициялуу долбоорду ишке ашырууну көздөгөндөр да бар батареяларды колдонууну толугу менен жок кылуу ар дайым иштеп турган интеллектуалдык түзүлүштөр үчүн: бул жетектеген ETH изилдөөчүлөр тобунун иши Марк Серра-Гарсия e Йохан Робертссон, жакында иштеп чыккан (жана патенттелген) биринчи пассивдүү фоникалык сенсорду машина үйрөнүү тапшырмаларын аткарууга жөндөмдүү.

Жаңы дүйнөнү изилдөө үчүн "акылдуу" контакт линзалар
Жашыл химиянын Ыйык Граалы: уулуулугу жок флюорохимиялык заттар

Фонондук сенсор, механикалык нейрон тармагы

Il фоникалык сенсор ETH изилдөөчүлөр тарабынан иштелип чыккан жандантууга жөндөмдүү татаал механикалык эсептегич болуп саналат жана үндөрдү таануу өзгөчө түзүлүшүнүн аркасында аналогдук жана толугу менен пассивдүү. Ошондуктан, деп түшүндүрөт Серра-Гарсия, "дан гана турат кремний жана кадимки электрондук сенсорлор сыяктуу уулуу оор металлдарды да, сейрек кездешүүчү жерлерди да камтыбайт«.

этой механикалык нейрон тармагы, кагазда баяндалгандай, ал ондогондон турат микроструктуралуу плиталар окшош же окшош, бири-бирине кичинекей туташтыруучу тилкелер аркылуу туташтырылган молле жана кудайлар менен байланышкан кыймылдаткычтар пьезоэлектрик.

Микроплиталардын комплекстүү дизайнын иштеп чыгуу үчүн (биз 380 мкм кремний пластинкасы жөнүндө сөз болуп жатат) изилдөөчүлөр мета-материалдын микроструктураларынын баланстарын жана геометрияларын аныктаган компьютердик моделдерди жана алгоритмдерди колдонушкан. Натыйжада а аналогдук компьютер милдеттерди аткарууга жөндөмдүү автоматтык окутуу жана бинардык классификация боюнча 90 пайыздан ашык тактыкка жетишет.

Триггердик окуя, стимулду электрдик сигналга айландыруучу окуя үн. Тагыраак айтканда, алар жалгыз сөздөр адам тарабынан айтылган: лабораторияларда иштелип чыккан фонетикалык сенсор Швейцариянын Цюрих инновациялык паркы Дюбендорф үндөрдү чыпкалоо менен чектелбестен, ага көңүл бураттатаал окуяларды пассивдүү иштетүү.

81 элементтен турган нейрондук тармак, патенттик өтүнмөдө айтылат, жеке активдештирүү сөздөрдү (мисалы, "үч" жана "төрт") айырмалай алат.

Тоо-кен өнөр жайынын туруктуулугу: барган сайын актуалдуу маселе
Тегерек экономика жана электр унаалар: келечек алда канча жакын

Сөздөрдү айырмалай алган нөлдүк күч сенсор

I акылдуу түзмөктөр педометр жана кардиостимулятор сыяктуу эле аныктоо милдети бар козгоочу окуя стимулду электрдик сигналга айландыруу. Бирок аныктоо аракети түзмөктөр күтүү режиминде турганда да энергия керектөөнү камтыйт.

ETHде иштелип чыккан механикалык нейрон тармагы, экинчи жагынан, белгилүү бир окуяны толугу менен пассивдүү түрдө аныктай алат нөл энергия керектөө.

La сенсор жооп ал кирген стимулдун күчү менен козголот: окуя аныкталгандан кийин, жооп энергияны колдонот электр чынжырын кубаттандыруу үчүн: "Сенсор таза механикалык түрдө иштейт жана тышкы энергия булагын талап кылбайт", деп түшүндүрөт профессор Йохан Робертссон,"ал жөн гана үн толкундарындагы термелүү энергиясын колдонот«.

Белгилүү бир сөз айтылганда же белгилүү бир обон же ызы-чуу пайда болгондо, үн толкуну датчиктин титирөөсүнө алып келет. Бул энергия анда а генерациясына жетет кичинекей электрдик импульс өчүрүлгөн электрондук аппаратты күйгүзөт.

Прототиби Цюрих кантонундагы Дюбендорф шаарында иштелип чыккан сөздөрдү айырмалай алат “үч” жана “төрт” деп айткыла: “төрт” деген сөз “үч” деген сөзгө караганда сенсор менен резонанстуу үн энергиясы көбүрөөк болгондуктан, ал сенсорду титирет, ал эми “үч” жок.

Бул, окумуштуулар түшүндүрөт, "төрт" деген сөз аппаратты күйгүзүү же андан аркы процесстерди баштоо үчүн колдонулушу мүмкүн, ал эми "үч" деп эч нерсе болбойт.

Жасалма интеллект жана автономдуу айдоо: автоспорт караңгыда чуркайт
Суу, чөп жана адамзат: Жасалма интеллекттин когнитивдик чектери

Серра-Гарсия: 2027-жылга чейин катуу прототиби

Сенсордун жаңы варианттары, изилдөөчүлөр түшүндүрөт, айырмалай билиши керек он эки түрдүү сөзгө чейин жана алар пальма өлчөмүндөгү патенттелген прототиптен алда канча кичине болот: окумуштуулар түшүндүргөндөй, максат кичирейтүү технология.

i үчүн потенциалдуу колдонуу учурлары революциялык батареясыз сенсорлор камтыйт жер титирөө жана курулуш мониторинги: Алар толкун энергиясын жазуу үчүн же бетондо жарака пайда болгондо аныктоо үчүн колдонулушу мүмкүн.

Мониторинг жүргүзүүгө да кызыгуу бар кароосуз калган мунай скважиналары, изилдөөнүн авторлору түшүндүрөт: скважиналардан чыккан газ мүнөздүү ышкырыкты пайда кылат жана мындай типтеги сенсор аны дайыма электр энергиясын сарптабай эле аныктай алган.

Серра-Гарсия ошондой эле меңдерде тиркемелерди көрөт медициналык шаймандар, мисалы, кохлеардык имплантаттар сигналды иштеп чыгуу үчүн ар бир 12 саат сайын алмаштырылышы керек болгон өтө кичинекей батареялар аркылуу туруктуу энергия менен камсыз кылууну талап кылат.

«Өнөр жайда да нөл энергиясыз сенсорлорго чоң кызыгуу бар", - деп кошумчалайт Серра-Гарсия, азыр Нидерландиядагы AMOLFте иштейт.

Анын командасынын максаты 2027-жылга чейин катуу прототибин ишке киргизет"Эгер ага чейин биз эч кимдин кызыкчылыгын тарта албасак», изилдөөчү жыйынтыктайт, «Биз өзүбүздүн стартапыбызды таба алдык«.

2024-жыл жетимиш жылдык CERN жана инновациялар менен белгиленет
WSense, нерселердин интернети деңиздин түбүнө ушинтип жетет