智能微尘(smart dust) 汉威科技 苏州固锝

智能微尘(smart dust)是指具有电脑功能的一种超微型传感器，可以探测周围诸多环境参数，收集大量数据，进行适当计算处理，并传输数据；边缘计算一般是指利用云大规模进行安全配置、部署和管理边缘设备，并根据边缘设备类型和场景进行智能分配，让物联网的每个边缘设备都具备数据采集、分析计算、通信、以及最重要的智能，实现智能在云和边缘设备间的流动；数字孪生则是利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，在虚拟空间中完成对现实映射。

三大前沿技术中边缘计算、数字孪生已经被市场热捧，只剩智能微尘这个大概念了。智能微尘的本质是具备感知功能的超微计算机。
智能微尘又称为智能尘埃，是一种以无线方式传递信息的微型传感器，体积定位在5mm3及以下。每一粒应用产品微尘都是由传感器、微处理器、通信系统 和电源四大部分组成：主被动传输装置及探测接收装置共同构成通信系统；模拟I/O、DSP、控制模块构成微处理器；电源电容、太阳能 电池、薄膜电池都属于电源部分；传感器是相对独立的模块。智能微尘主要基于微机电系统（MEMS）技术和集成电路技术，具有体积微小、功耗极低等特点。一个4.8mm2智能微尘，其MEMS模块实际大小只有2.8mm×2.1mm，而利用0.25μm CMOS工艺制成的集成电路模块实际大小只有1mm×330μm，执行一条指令平均只需12pJ能耗。正是因为智能微尘体积微小功耗极低，使其在组成监测网络时具有独特的优势，如多角度多方位信息融合、低成本高冗余度、近距离接触等。
虽然智能微尘应用前景十分美好，但仍存在着若干技术难题，还不能走向广泛应用。研究者们在将MEMS与其他电子器件集成到单一芯片的过程中遇到严峻的挑战，当前的目标是如何将5mm级的微尘缩小到1mm。由于硅片技术和生产工艺的突飞猛进，集成有传感器、计算电路、双向无线通信技术和供电模块的微尘器件的体积已经缩小到了沙粒般大小，但它却包含了从信息收集、信息处理到信息发送所必需的全部部件，未来的智能微尘甚至可以悬浮在空中几个小时，搜集、处理、发射信息。它能够仅依靠微型电池就能工作多年。

“智能微尘”实际是一种具有电脑功能的超微型传感器。它“麻雀虽小，却五脏俱全”，在几毫米见方的芯片上集成了传感器、微处理器、通信系统和电源等各种复杂的电子部件，具有体积小、能耗低、成本低等特征，在组成传感、监测网络时具有多角度多方位信息融合、低成本高冗余度、近距离接触等独特优势。“微尘”构成的无线网络，是一种不需要基础设施的自创造、自组织和自管理的网络。“微尘”能够探测周围诸多环境参数，收集大量数据，进行适当计算处理，然后利用双向无线通信装置将这些信息在“微尘”器件间往来传送。数量众多的“微尘”部署到现场环境中后，形成一张无线传感网。它们能够相互定位、收集数据并向基站传递信息，如果一个“微尘”功能失常，其他“微尘”会对其进行修复，且不会影响观察数据的获取。
“智能微尘”这种信息获取和处理的新模式具有十分美好的应用前景，人的生命体征、能源用量、土壤温度、交通地图、生产效率等都可以远程跟踪、实时处理并接入智能网络。目前，“智能微尘”技术已在军事、医疗健康和环境监控等领域得到应用。
在军事领域，“微尘”系统可以部署在战场上，如将“微尘”大量装在宣传品、子弹或炮弹壳中，在目标地点撒落下去，形成严密的监视网络，跟踪敌军行动，将敌方的军事力量和人员、物资的运动看得一清二楚。“微尘”还可通过分析空气中的化学成分来预告生化攻击。
在医疗健康领域，“微尘”可定期检测人的血糖、脉搏或含氧饱和度等生理体征和健康指标，将信息反馈给本人或医生，尤其适用于监控老年人或病人的生活。在老年人或病人的居所里可布放各种“微尘”监控器，如嵌在手镯内的“微尘”会实时发送老人或病人的血压情况，地毯下的“微尘”会显示老人的行动及体重变化，门框上的“微尘”会了解老人在各房间之间走动的情况，衣服里的“微尘”则传递体温的变化，连抽水马桶里也有“微尘”，可分析排泄物并及时告警……从而确保独居老人或病人的健康和安全。将“微尘”植入人体，可为糖尿病患者监控血糖含量的变化，糖尿病人可以看着电脑屏幕上显示的血糖值选择适合自己的食物。由“智能微尘”构成的“智能绷带”通过检测伤口化脓情况可确定应使用何种抗生素。
在环境监控领域，海洋科学家将大量的“微尘”撒落在海面，用以收集海洋监测数据，预测海啸等灾害的发生。在发生森林火灾时，也可通过直升机飞撒“微尘”温度传感器来了解火灾情况。“微尘”不仅可用于行星探测、海底勘测等高难度任务，也可用于输油管道等大面积、长距离的无人监控及拥挤的闹市区的交通流量监控等场景。将“微尘”配置在桥梁或摩天大楼等大型建筑物上，能监测细微裂缝，而装在智能家居 中的“微尘”则可以报告光线、温度、一氧化碳水平等数据，并可监控各种家电的用电情况以避开用电高峰，甚至可通过传感器感应设备的非正常振动来发现家电产品的问题。
“智能微尘”是助推物联网应用的关键技术。得益于微电子等相关技术的持续发展及制造工艺的日益精进，“智能微尘”的各种技术瓶颈正被陆续打破，在尺寸、供电时间、成本等方面渐入佳境。“智能微尘”的广泛应用将影响社会、经济的发展及人们的工作和生活方式。
汉威科技(19.00 +5.44%,诊股)：董事长表示将聚焦打造IoT传感器管理平台——汉威云平台，并建立传感器国家专业化众创空间。
苏州固锝(8.13 +1.75%,诊股)：MEMS传感器稳步推进，营收已突破亿元大关，公司的目标是将市场占有率从现在的5%-7%提升至25%-30%。