一個(gè)由勃蘭登堡多所大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)參與的新啟動(dòng)的跨學(xué)科研究項(xiàng)目正在開發(fā)全新技術(shù)方法，以便在IT網(wǎng)絡(luò)的邊緣（即所謂的“邊緣”）更好、更有效地整合人工智能。

這些發(fā)展有望在未來(lái)發(fā)揮重要作用，尤其是在工業(yè)電子、醫(yī)療技術(shù)和環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用。弗勞恩霍夫光子微系統(tǒng)研究所（Fraunhofer IPMS）將貢獻(xiàn)其在微型傳感器結(jié)構(gòu)和電子元件集成方面的專業(yè)知識(shí)。

在名為“InSeKT”（德語(yǔ)：智能傳感器邊緣技術(shù)的開發(fā)）的項(xiàng)目中，維爾道應(yīng)用技術(shù)大學(xué)、萊布尼茨高性能微電子研究所（IHP）和弗勞恩霍夫光子微系統(tǒng)研究所（Fraunhofer IPMS）正在開發(fā)新的硬件、軟件和傳感器解決方案，以便在IT網(wǎng)絡(luò)的邊緣更好地利用人工智能（AI）。人工智能需對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行盡可能快速的處理。該項(xiàng)目的目標(biāo)是直接在數(shù)據(jù)生成處，例如傳感器本身，進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算。

目前，人工智能數(shù)據(jù)處理通常通過(guò)中央云計(jì)算解決方案進(jìn)行。數(shù)據(jù)在中央服務(wù)器上進(jìn)行計(jì)算，這意味著需要對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。因此，可能會(huì)有數(shù)據(jù)泄露隱患，給未經(jīng)授權(quán)的第三方攻擊創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。分散式數(shù)據(jù)處理不僅增強(qiáng)了數(shù)據(jù)保護(hù)能力，而且由于避免了數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸，使得系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)能力。

該項(xiàng)目著力應(yīng)對(duì)市場(chǎng)接受度的關(guān)鍵因素：開發(fā)系統(tǒng)集成技術(shù)、降低成本、提高可靠性、提高小型化程度。該項(xiàng)目由一個(gè)來(lái)自多家機(jī)構(gòu)和多個(gè)專業(yè)學(xué)科的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)牽頭。

解決材料和集成問(wèn)題的先進(jìn)傳感器技術(shù)

弗勞恩霍夫光子微系統(tǒng)研究所（Fraunhofer IPMS）的“集成硅系統(tǒng)”分部位于科特布斯，正致力于對(duì)現(xiàn)有MEMS傳感器進(jìn)行功能擴(kuò)展與集成，從而將其用于邊緣人工智能應(yīng)用。將信號(hào)處理功能直接整合到傳感器中，便可直接在數(shù)據(jù)生成處收集數(shù)據(jù)。其目的是提高傳感器對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景的適應(yīng)性，而無(wú)需更換底層硬件。

Fraunhofer IPMS最初的核心開發(fā)領(lǐng)域是使用離子遷移譜儀（IMS）進(jìn)行氣體分析。離子遷移譜儀可以直接檢測(cè)空氣中的可電離分析物質(zhì)，即使其濃度極低?，F(xiàn)有方法缺乏足夠的微型化。首款離子遷移譜儀演示器基于FAIMS（場(chǎng)非對(duì)稱波形離子遷移譜儀）方法，具有靈活的電極間距，因此有望克服這一障礙。

此外，正在努力實(shí)現(xiàn)對(duì)近紅外波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光電探測(cè)器進(jìn)行數(shù)據(jù)支持評(píng)估的目標(biāo)。例如，這些光電探測(cè)器可用于材料分析和回收，甚至可穿透包裝進(jìn)行分析。重點(diǎn)在于改進(jìn)具有圓柱形金字塔結(jié)構(gòu)的Al-TiN-Si-Schottky探測(cè)器組件，以提高靈敏度，并通過(guò)使用成本更低的材料來(lái)提高可擴(kuò)展性。

第三個(gè)領(lǐng)域涉及電容式微機(jī)械超聲換能器（CMUT）的適應(yīng)性使用，以改進(jìn)成像。得益于其尺寸和電容式工作原理，CMUT是高靈敏度的超聲波接收器。在傳感器近處實(shí)施信號(hào)評(píng)估可加快成像速度。Fraunhofer IPMS“集成硅系統(tǒng)”分部負(fù)責(zé)人Sebastian Meyer博士解釋道：“未來(lái)，我們有望利用受蝙蝠超聲波信號(hào)啟發(fā)的超聲波信號(hào)對(duì)手部動(dòng)作進(jìn)行非常精確的分析，并利用超聲波測(cè)量血糖?！?/p>

然后，維爾道應(yīng)用技術(shù)大學(xué)和萊布尼茨高性能微電子研究所將利用生成的傳感器數(shù)據(jù)來(lái)訓(xùn)練邊緣人工智能系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)快速、精確的數(shù)據(jù)處理。該項(xiàng)目的成果將進(jìn)一步推動(dòng)傳感器系統(tǒng)向智能化和緊湊化發(fā)展。

來(lái)源：半導(dǎo)體芯科技

審核編輯 黃宇