以感測器「黏合」虛實 期待一個科技隱於無形的未來

作者 : Anne-Françoise Pelé,EE Times歐洲特派記者

在一場與EE Times歐洲版記者的對談中,TDK InvenSense技術長Peter Hartwell描繪了一個IoT技術不斷超越個人體驗、而且讓人感覺不到它們存在的未來,其中感測器則是讓虛擬與現實世界結合的「黏著劑」。

物聯網(IoT)正在改變我們與周遭世界互動的方式──所有人與所有東西都能連網,很快也會互連;微機電系統(MEMS)元件與感測器在其中扮演要角,負責收集、監測以及分析資料,而且通常是即時的。

在一場與EE Times歐洲版記者的對談中,TDK InvenSense技術長Peter Hartwell描繪了一個IoT技術不斷超越個人體驗、而且讓人感覺不到它們存在的未來,其中感測器則是讓虛擬與現實世界結合的「黏著劑」。以下是這場問答的詳細內容。

EE Times:去年您入選了SEMI的「微機電與感測器產業聯盟名人堂」(MEMS & Sensors Industry Group Hall of Fame),此殊榮是肯定了您在產業界重大而永續的影響;對此您有何看法?

Hartwell:如果要用一個詞來總結我的感受,應該是「老了」──雖然我仍然覺得MEMS是一個新興產業,但我從高中時代就投入這個技術領域,一直沒有偏離這個路線;同時間我看到有很多人離開、去做其他的事。在推動技術演進這方面的貢獻能被同業認可,是很大的榮譽,我想說的就是自己老了、而且很榮幸。

EE Times:您在推動MEMS矽元件以及研發先進感測器、致動器方面有超過25年的經驗,並在全球擁有超過40項與MEMS與感測器應用相關的專利;回顧您的職業生涯,最大的成就以及最重大的決策是什麼?

Hartwell我一直在觀察感測器如何成為推動改變的力量,而且很早就意識到這一點。我第一個MEMS相關工作是在惠普(Hewlett-Packard),從那裡所學到的是「一家電腦公司會用感測器做什麼?」我們當時打造的電腦看不見、聽不到,對周遭發生的事情一無所知,但感測器技術讓它們擁有看見世界的能力,且最終能與世界互動。這現在於我們看來如此自然,而且我們在幕後擁有強大的運算能力可以轉譯指令,就像切換音樂一樣簡單。我們開始意識到,感測器正成為數位世界與真實世界之間的介面。

我的第二份工作是在蘋果(Apple),在那裡我看到了科技能為普羅大眾所用──不只是少數所謂的「極客」(geek)或科技早期採用者才理解的、深奧的東西──可發揮的影響力。我印象最深刻的一件事,是在某家餐廳看到一個阿公和他的小孫女一起在看iPhone上的東西;你看到一個70幾歲的人與一個4歲小朋友在看iPhone,實際上他們也是在使用一台掌上型電腦,我們實現了這件事。但在四年前,他們可能都還不是電腦使用者;而且他們不只是用了電腦,看來使用體驗也很好,小女孩的媽媽還幫他們拍照了。

科技不斷超越而且變得透明,所以當我思索該往何處前進時,我想的是如何讓科技融入周遭環境、就好像消失了那樣…我們不再會因為科技成果或可以實現某種功能感到訝異,一切就是變得很自然。以語音控制介面為例,電腦鍵盤已經有140年的歷史了──如果回溯到打字機發明的年代──但我8歲的兒子只需要鍵盤上有一個按鈕:Siri或OK Google的啟動按鈕;他的期待是「只要按下去我就能跟它講話,而且馬上有效。」當科技消失在背景中,我們又能享受更高效率以及取得更好、更安全的體驗,我們可以期待一個什麼樣的未來?

EE Times:在2017年,TDK藉由收購InvenSense以及其強大的軟體團隊──精通AI、預測性控制以及運動分析──展現了在感測器領域的雄心;目前TDK如何在智慧型手機與IoT等相關業務上運用InvenSense的技術?

Hartwell這是雙方互惠的結合。我們(InvenSense)是一家年輕的無晶圓廠公司,非常了解感測器以及相關軟體的重要性;TDK則是材料與製造大廠,從基礎上要求品質。有一句日語「ものづくり」(monozukuri),意思是說「如果你要打造某樣東西,就要好好做;」而我們現在更進一步探討的觀念是「ことづくり」(kotozukuri),也就是如果你要打造某樣東西,不但要好好做,而且要有目的,要為客戶做這件事、嘗試了解客戶的需求。這讓我們能檢視從原材料到製造等攸關產品品質與性能表現的一整套流程,而且考量這些經驗將如何影響我們的客戶以及客戶的客戶。

這是兩種不同能力以及優勢的組合,我們比以往更強大,因為擁有了跨越所有領域的系統級能力,無論是在IoT、車用或消費性電子領域,我們有更好的工具組合征戰整個市場。

EE Times:展望未來,TDK InvenSense下一步的產品發展計畫與技術藍圖為何?

Hartwell我們目前有很多在超音波技術方面的工作;InvenSense本來就有非常好的超音波指紋感測器,也被TDK收購了,而後來我們又收購了另一家公司Chirp,後者與TDK在超音波材料方面的專業非常契合。Chrip現在是TDK內部非常大的一個事業部門,當新一代材料與MEMS元件結合,我認為將看到應用領域的大爆炸。在去年的MEMS與感測器高峰會(MEMS & Sensors Executive Congress)上,我們聽說靜電致動器(electrostatic actuator)已經有很大的進展,而現在壓電材料可望讓我們邁向下一個階段。

我個人很看好這樣的擴展,我們現在不只關注感測器,也關注致動器;利用Chirp的元件發出聲音訊號,然後觀察回音,這是感測器也是致動器。回到我前面提到感測器讓電腦因為能感覺周遭世界而變得更聰明的看法,這實際上就是邁向致動的下一步。對我們來說,超音波是邁向致動技術、邁向能影響實體世界物品之智慧系統的第一步;這是我們正在關注的方向。

EE Times:身為技術長,您應該會一直保持對於即將走出實驗室的新技術之關注。在TDK之外,您最近看到什麼有趣的MEMS與感測器新技術?

Hartwell對我來說,醫療科技是其中一個──不一定是用生物微機電(bioMEMS)元件取代實驗室設備的方案,而是更偏向大眾市場的、可以在家使用或是與可穿戴裝置結合的方案;這是我一直在關注的。可以說未來的20~40年,人們就可以戴上能持續進行診斷監測的系統,問題是如何實現那樣的目標,以及我們還需要採取哪些步驟。

另一個是光感測器的爆炸性成長,我們已經藉由光達(LiDAR)、結構光3D成像技術看到這一點。那些技術的巧妙之處在於,很多方案都是為汽車應用所開發;我們的手機現在都有加速度計,而該元件也是從車用出發。未來我們將會看到內建雷達元件的玩具,我已經迫不及待想知道那些玩具業者是怎麼想的,突然間你就可以在玩具機器人裡面裝上雷達;我真的迫不及待想看到光學3D感測、雷達與光達技術的下一步發展,特別是在玩具領域上。

EE Times:去年的MEMS與感測器高峰會在技術展示上,特別強調了對最新MEMS與感測器技術以及相關應用的關注,包括DNA搜尋引擎以及為自駕車開發的4D光達,還有鎖定醫療保健應用的可穿戴生物感測器。您在相關技術上有什麼能與我們分享的心得?或是市場上有哪些新創公司吸引了你的注意?

Hartwell你現在會看到人們非常相信一個新點子,甚至願意冒著無法養家餬口的風險來實現他們的點子。我現在對擴增實境(AR)以及虛擬實境(VR)非常有興趣,我認為我們想記錄自身體驗並將這些體驗分享給其他人的方式,會是將VR帶往非遊戲應用領域的關鍵;遊戲應用還是會一直存在,但不再是市場的主要驅動力。

我正在嘗試找出解決這個問題的方法…感測器將扮演什麼角色?我們該如何為VR創造內容?現在我們就是在這個方面遇到瓶頸,你可以買到一個VR頭戴式裝置,卻不知道可以用來看什麼;這有點像是回到了我們剛剛擁有黑白電視機的時代,那時候的電視節目就是雜耍表演,因為目的就是娛樂,而我們花了70年的時間才產出《冰與火之歌:權力遊戲》(Game of Thrones)這種精彩的電視劇集。

所以問題在於我們如何加快速度讓VR成為一個平台,提供人們在過去無法實現的體驗;我認為那會是旅遊、購物,以及個人化的內容。我曾經把我自己的滑雪體驗「數位化」,然後讓我爸跟我還有他的孫子一起在VR裡滑雪;那時我爸拿下VR頭盔之後看著我,跟我說:「我從來沒想過我會跟我孫子一起滑雪,」他並不是說「你跟我分享了很酷的照片」,而是說「我跟我孫子一起滑雪」,這是他實際感受到的。

EE Times:我從這些話語中聽到了一種使命感,看來您很願意為所有正在開發的東西添加一些人性。

Hartwell我們應該是自然而然就會這麼做,我們正在做的事情是建立與無生物之間的關係,當它們開始說話並回應我們,我們自然會以我們可以關聯的東西來打造這些裝置的體驗。對我來說,感測器是虛擬世界與真實世界的黏著劑,所以我們會嘗試為機器人安裝感測器,把它們放進我們的世界,而這意味著它們需要能看、能聽,擁有感覺與嗅覺。我們也正在試著把人們送進虛擬世界,這則是意味著我們得創造內容;感測器會是其中的連結關鍵。

接下來我們會看到你家的智慧音箱跟著你到處走──試想若Sony的Aibo機器狗擁有跟Alexa完全一樣的功能,你就擁有一隻完美的機器寵物,一個會跟著你、會自己去充電的伴侶;它還會幫你切換音樂、燈光,要是你不小心跌倒了,它會跑過來看你是不是受傷了,幫你打電話呼救…這將會是我們擁有的東西,而且我已經迫不及待想看到。在這些自主性機器伴侶身上,你不會感覺到技術的存在。

本文同步刊登於《電子工程專輯》雜誌2020年4月號,編譯:Judith Cheng

(參考原文:Sensors Glue Virtual and Real Worlds, Says TDK InvenSense CTO,by Anne-Françoise Pelé)

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