- 人工智能
背景
虽然物联网目前仍处于初级阶段，但它正对于我们日常生活以及许多行业的未来产生着重要的影响。从概念走向现实的过程中，物联网设备遭遇到的关键挑战之一，就是在严格受限的能源条件下进行长期持久的操作，这需要极高的功率效率。IoT 设备，比如传感器，通常会大规模部署在那些偏远并难以定期服务的地方，所以让它们的能量变得自给自足非常有必要。
目前，在IoT设备中，相比于电池为之提供电力的单个芯片，电池本身要大很多并且昂贵达三倍。电池的尺寸由传感器节点的续航时间决定，续航时间直接影响到电池多久需要充一次电。电池的尺寸，与它的维护成本以及被处理时对环境产生的影响都有着重要关系。为了延长总的续航时间，电池通�；岽踊肪持胁杉恍┯邢薜哪芰浚郝卦俅纬涞�，例如采用太阳能。
无论如何，大多数现有的IoT设备还是无法离开电池来运行(虽然目前科学家们已经开发出一些旨在摆脱电池的自供电技术)，并且小型电池完全放电更加频繁。因此，电池小型化通�；崾沟肐oT设备的工作经常间断。因为每当电池电量耗尽时，IoT设备就要停止工作。
创新
(图片来源：NUS)
为了填补这一技术鸿沟，新加坡国立大学(NUS)工程师团队开发出一种称为“BATLESS”的创新型芯片。即使在电池电量耗尽时，该芯片仍然可以继续工作。BATLESS 具有一种新的电源管理技术，该技术让它可无需任何其他电池的帮助，只采用位于芯片上的微型太阳能电池，就可以在微弱的光线下，自启动并持续工作。
这项突破性研究发表于2018年在旧金山召开的国际固态电路会议(ISSCC)上，该会议是展示固态电路和系统级芯片科研进展的首要的全球性论坛。
技术
即使在电池电量耗尽时，“不在乎电池”(Battery indifference)的能力使得IoT设备仍可以持续运行。这种能力通过两种工作模式来实现：最低能量和最低功率。当电池还有电时，芯片工作于最低能量模式下，使电池续航时间变得最长;当电池电量耗尽时，芯片切换至最低功率模式，运行时的功耗非常低，只有半纳瓦。这种功耗约为智能手机通话时功耗的十亿分之一。一个芯片上的微型(面积约为0.5平方毫米)太阳能电池，或者从环境中采集的能量(例如：振动或者热量)，都可以用于提供如此微小的能量。
芯片在最低能量和最低功率模式之间切换的能力，使得电池尺寸从几厘米缩小至几毫米。BATLESS 芯片开启了一系列非凡的能力，不间断地对兴趣事件进行感知、处理、捕捉和打时戳，以及在电池再次变得有电时，将这些有价值的数据通过无线方式传输至云端。
BATLESS 也配备了一种新型电源管理技术，可实现自启动，同时直接由芯片上的微型太阳能电池供电，无需其他电池协助。团队通过一个50勒克斯的室内光照强度进行了演示，这个光照强度相当于黄昏时的微弱光线，对应于纳瓦级的功率。如此一来，BATLESS可以不在乎电池电量，从而解决了在无电池芯片中之前未得到解决的问题。
价值
这项突破性的研究充分减小了为IoT传感器节点供电的电池尺寸，使得它们缩小至十分之一且制造成本更低。除了在电池电量耗尽时，采用最小功率模式，减速的芯片还可应用于一些列物联网场景，感知随着时间变化缓慢的参数，例如：温度、湿度、光线和压力。此外，BATLESS 还具有其他的应用，例如智能建筑、环境监测、能量管理以及让生活空间满足居住者的需求。
NUS 科研团队的领导者，NUS 工学院电气与计算机工程系副教授 Massimo Alioto 表示：“BATLESS 是首个不在乎电池电量的新型芯片案例。在最低功率模式下，相比于为以固定最低能量运行而设计的现有最佳的微控制器，它使用的能量仅为十万分之一到千分之一。同时，相比近期设计的以固定最低能量运行的其他微控制器，我们的16比特微控制器运行速度快十万倍。总之，BATLESS 芯片涵盖了非常广泛的能量、功率和速度因素，因为两种不同的模式带来了灵活性。”
Massimo Alioto 副教授还表示：“我们演示了用于IoT设备的电池可被充分缩小，因为保持连续工作时并不是总需要它们。在朝着无需电池的IoT传感器节点的最终版本目标迈进的过程中，解决这一根本性问题成为了一个重要进展，为打造一个具有数万亿IoT设备的世界铺平了道路�！�
未来
目前，NUS工程团队正在开发新的方案，构建完全不在乎电池电量的系统，覆盖从传感器到无线通信系统的整个信号链，在微控制器与电源管理方面继续拓展目前的研究。
在完全无需电池的长期目标指引下，团队开发出一种将电池缩小至毫米级的方案。它将成为朝着全球IoT愿景迈出的重要一步，也将使得我们的星球变得更加绿色和智能。
关键字
物联网、智能、芯片、能量、电池
参考资料
【1】http://news.nus.edu.sg/press-releases/BATLESS-smart-microchip
【2】Longyang Lin, Saurabh Jain, Massimo Alioto.A 595pW 14pJ/Cycle microcontroller with dual-mode standard cells and self-startup for battery-indifferent distributed sensing. Physical Review Letters, 2018; 120 (11) DOI: 10.1109/ISSCC.2018.8310175
特别声明：
转载上述内容请注明出处并加链接。上述内容仅代表作者或发布者的观点，与中国电子商会官网的立场无关。如有任何疑问或了解更多，请与我们联系。电话：4008 900 668 邮箱：service@cecc.org.cn
随着人工智能大模型的加速发展，智能手机正在拥抱这一新机遇。苹果、三星、华为、荣耀、vivo、OPPO、小米、魅族等企业纷纷布局AI（人工智能）手机，推动AI技术在手机行业快速发展和广泛应用。...
2024-03-20中央经济工作会议明确提出，“发展数字经济”“加快推动人工智能发展”。人工智能已经成为经济社会发展的驱动力量，加快发展新一代人工智能是我们赢得全球科技竞争主动权的重要战略抓手。必须抓住新一轮科技革命和产业变革的战略机遇，充分发挥我国超大规模市场应用场景丰富的独特优势，加快人工智能领域的科学技术创新，以人工智能高质量发展和高水平应用培育经济发展新动能。...
2024-03-20
中国电子商会 China Electronics Chamber of Commerce
京ICP备13044805号
电话:010-68256762 E-mail:service@cecc.org.cn
Copyright CECC.org.cn All rights reserved
地址:北京市亦庄经济技术开发区博兴六路17号院1号楼3层
