随着苹果iPhone5S引入指纹识别模组以及加入专为测量来自加速感应器、陀螺仪和指南针的运动数据的M7协处理器后,消费电子产业对于传感器的重视度大大增加。各大智能手机及零组件厂纷纷寻求SensorsFusion传感器融合模组解决方案。目前意法半导体已能把线性、角度、磁力和压力测量等集成在一起,达到10个自由度的传感器模组,未来有望加入气温等功能。
展望未来,智能家居聚焦居住相关的场景,强调与环境传感;智能穿戴设备因能与人体贴身接触,强调个性化,因此将分别对环境传感器和生物传感器创新提出了更高的要求。从各类传感器的发展情况看,加速计、指南针和陀螺仪等因在智能手机上的应用已渐渐度过市场引入期,但部分环境传感、生物传感等在测量精度、测量所需时间、所需功耗方面距离商业化仍有一定距离,未来有突破空间。
图1:各传感器发展情况

从根本上看,智能设备存在的价值是其智能程度,也就是其计算能力能为人类提供多大的便捷性和舒适性。最终,人们更愿意智能设备能自动满足自己的需求,而不是需要自己去控制智能设备,因此人工智能的进展极为关键。
2013年初,Google以32亿美元高价收购Nest已经为我们指明了方向。国内外媒体对Google的战略用意和Nest的价值讨论颇多,英国《经济学人》将Google定义为新时代下的GE(GoogleEverywhere),部分海外媒体甚至将本次收购同Google此前收购Android相提并论。
我们对Nest的专利做了梳理。GoolgePatent显示,截止1月20日,Nest共有543个专利搜索结果(其中或有重复项),其中美国专利为144个搜索结果。Nest的主要专利集中在以下几个方面:
1)智能恒温器的设计和图形界面。恒温器本身有内存和处理系统,具备多种传感功能,这其中包括对住所入住率的监测、对温度和湿度的监测,还包括对红外能量的监测(是否有人在)和光线的监测(太阳光照射)等。设备同时提供了用户友好的安装设计和图形化的用户界面,以便利用户操作,这其中包括环形控制盘、触摸式显示屏以及菲涅尔盖板等,甚至在充电电池从HVAC系统线路上取电的方式都做了创新的设计。
2)无线操作和分布式计算。恒温器可实现分布式安装,每一个恒温器都具备一定的计算处理能力,并可分配计算任务。同时,系统也可在联网模式下云端服务器进行运算。所有的数据都可存在本地或云端。与云端的连接也进行了降低功耗的优化设计。
3)核心的是智能化算法。通过梳理专利发现,Nest核心的技术是智能化算法。通过各种先进的算法,Nest能在和用户的不断交互中进行自我学习和改进,从而主动地为用户提供最优环境。一方面,系统会对住所的环境进行热力学模拟,从而提供未来24小时的预测;另一方面,系统会主动适应用户的环境需求。这些算法,不光可以用在Nest目前的恒温器和烟感器等设备上,也同样适用于智能灯光、家用电器、甚至汽车、工业物联网、机器人等多领域。这也许是Google未来和传统型智能家居企业如霍尼韦尔等PK的利器。算法这种东西,很多都是在专利外的。
因此我们理解,Nest构建的理想系统应该是:通过对住所等环境入住率的监测和预测提供信息,恒温器或烟感器设备本身具备多种传感器(温度、湿度、距离、光线、烟雾、CO等),再采用分布在各设备端的处理系统以及联网的后台算法(包括先验随机模型、神经网络模型等等),通过初始的主动学习,达到稳定状态后的监测和调整,再学习,从而让HVAC系统能够主动适应用户的需求。
Nest所提供的远远不是简单的恒温器或感应功能的智能家居设备。未来真正的智能家居,应该是设备本身具备极强的自我学习能力,进而能够主动满足用户需求,而不需要用户的太多干预和操控。
由于智能眼镜、智能手表形状不规则、电池容量低、表面空间小,所以并不适合搭载应用于智能手机上的显示屏。在目前已出现的智能穿戴产品中,微投系统应用于GoogleGlass等智能眼镜,可弯曲OLED和电子纸则应用于智能手表。
微投应用于智能眼镜的优点首先在于不需要显示屏,因此十分省电;其次投影技术让画面跳出显示屏的束缚,从而可以给用户一种身临其境的体验。以GoogleGlass为例,其通过微投影仪将画面通过棱镜反射到用户视网膜上,效果如同2.4米外的25寸高清屏。
可弯曲OLED和电子纸因可弯曲特性获得智能手表厂商的青睐,另外续航能力也是部分定位于简单应用、对屏幕响应速度要求低的智能手表产品(如Pebble)采用电子纸的原因。
图2:GoogleGlass微投影系统

图3:三星可弯曲OLED屏

一直以来,耳塞式耳机在用户体验上都存在两个明显的缺陷,一是让用户听不到外界声音,二是过度使用会影响人的听力,由于智能眼镜的天生属性为长期佩戴,因此智能眼镜的发展推动耳机技术的革新成为必然要求。
目前,GoogleGlass率先采用的骨传导耳机已成为业界范例。用户只需将骨传导耳机的两个耳塞贴到耳朵前,通过引起人的脑骨震动,便可直接将声音传入大脑。骨传导耳机的另一大好处是可保证高质量的声音传输,这是由于固体传输声音的质量较空气更好,而且通过脑骨震动传输声音直达大脑的方式较“空气-耳朵-大脑”的中间环节更少,音质损耗更低。
图4:GoogleGlass骨传导扬声器
