边缘AI传感器如何推动消费电子产品发展

‍‍‍‍‍‍‍‍ 作者：Simone Ferri，意法半导体APMS产品部副总裁，MEMS子产品部总经理

让我们设想这样一个场景：一位鼓手沉浸在音乐的律动中，心无旁骛地击鼓。她中途停下来，拿起手机查看，她这样做并非为了打发时间，而在是查看自己演奏练习的即时反馈：击鼓节奏、精准度，甚至技巧。她手中的智能鼓槌一直在收集实时数据，精准测量她的节拍、力度和节奏。她的手机和这些鼓槌相连，即时提供改进建议，并准确指出需要改进的地方。

目前，这个设想正在快速变为现实。今天，技术的发展速度非常快，简单的心跳监测器和步数记录器正在向能够感知用户运动情景的新一代智能设备进化，为用户提供深层洞见。随着边缘AI传感器赋能情境感知智能，可穿戴产品和智能设备的智能化水平越来越高。

消费者期望的转变：

从被动跟踪，到主动洞察

可穿戴设备是测量心率、卡路里或步数的常用工具。可穿戴设备虽然曾经风光无限，但如今面临不小的挑战，因为市场的需求不断变化。用户不再需要单纯的数据，更需要有价值的洞见和可执行的反馈，吸引用户参与互动。随着更先进技术问世，可穿戴设备有望提供个性化体验，预测用户的需求，并响应他们的行动。

当下消费市场正在发生巨变，在健身追踪器之类的设备收集海量数据后，下一步就是情境感知。用户想要的不止是原始数据，还寻求实时决策和预测性反馈。可穿戴设备和智能设备不仅能够测量用户的运动，还需要超越被动追踪的能力，真正理解周围环境，提供有价值的洞见，创造一种吸引用户参与的互动体验，以丰富用户的日常生活。

赋能智能设备感知情景，并做出响应

在本质上，这种转变就是使传感器对外部环境情景的响应从被动变成主动。未来的可穿戴设备和智能设备将不再仅仅记录心率，还能感知用户是静止不动还是行走运动，或者正在进行高强度运动或正在跌倒。下一代智能设备将能够分析环境数据和个人生物特征数据，从而做出更明智的知情决策。

以前文提及的智能鼓槌为例，鼓槌可以测量技能水平和练习成绩；这就是一个典型的从被动响应到主动预测的转变。同时，手机提供节奏方面的反馈，还可以提供节奏精准度、恢复时间和技巧方面的反馈。在体育运动中，可穿戴设备的功能已从测量心率扩展到感知跑步者的步伐动态或投掷力量。这些洞见是实时提供，并且是针对个人量身定制，而不只是通用的比较基准。

这对消费电子产品有什么意义

随着智能设备从被动追踪器变成感知情境的个性化助理设备，这个转变为消费电子行业带来了新的创新机会。

无论是使用智能鱼竿分析抛投技巧的垂钓人士，还是滑雪转弯时追踪滑雪板边缘控制的滑雪员，智能设备和可穿戴设备都能为其提供洞见，帮助用户在各种活动中调整力量、技巧、步态或抛掷角度。实时情境分析使下一代智能设备能够将科技与激情相结合，帮助人们将运动和爱好提升到新水平。这些设备不仅能衡量运动表现，还能创造更具吸引力和个性化的体验，让用户更快、更智能地提高体育技能水平。

对于正在恢复膝关节手术等伤病的运动员和健身爱好者，下一代智能设备可以跟踪膝关节受到压力，并提供高度定制化的反馈，如果设备检测到用户力量过大或动作不当，就会发出警告，提醒用户调整运动强度，防止过度发力，避免二次受伤或拖延康复过程。这种定制化监测程度确保用户能够安全地提升运动成绩，突破极限，而不会面临长期损伤的风险。

假设清晨上班前，一个人正在绕湖慢跑，突然该跑者出现不适或不幸跌倒，他/她的智能设备将会检测到突然向下的加速度，以及随后的身体活动减少的异常情况，并随即触发紧急警报，发出求救信号或通知急救机构。这项功能是由一个边缘人工智能传感器实现的，该传感器同时监测用户的身体运动和周围环境，将实时跟踪与人工智能相结合，从而分析严重事件并采取行动。智能设备不再只是被动地追踪和记录数据，还能主动分析情况并采取行动，发出求救信号，让用户安心。

推进这个转变的赋能技术

实现这些进步的底层技术是边缘人工智能惯性传感器，这些传感器本身就能实时处理数据。把运动数据处理任务从远程云端下移到本地网络边缘设备，对于提高决策的响应速度至关重要。通过设备本身运行机器学习算法，这些传感器可以连续评估情景，从收集的数据中学习规律，并实时做出调整。

高强度事件可能导致传感器监测停止运行和故障，IMU（惯性测量单元）传感器可以捕捉传统加速度计通常无法承受的高强度事件，在高强度活动中不会丢失重要数据，同时又不影响能源效率。

当智能设备成为个人助理

消费电子产品的未来是这样的：智能设备不再仅仅是附件，而将成为我们日常生活中不可或缺的个人助理，无缝融入我们的日常生活中。可穿戴设备和智能设备将不再仅是只收集显示数据，而是捕捉、分析数据，并从中学习数据规律，逐渐改进性能，为用户提供更精准的洞见和建议。

我们将看到，外观设计日益紧凑的产品将集成多种传感器。智能戒指、智能手表，甚至智能服装将在单个智能产品中整合多种传感器，为消费者提供一个高集成度的实时健康运动监测系统。

抓住消费电子市场机遇

对于消费电子厂商来说，未来发展之路清晰可见：在新产品内集成情境感知边缘AI传感器将带来巨大的市场机遇，这项技术有望释放新的市场潜力，赋能企业今后几年开发创新产品和新品牌。

通过满足消费者不断变化的需求，企业能够在日益拥挤的市场中占据竞争优势。这种方法让他们能够开发超越基本功能的产品，提供积极满足消费者新兴期望的解决方案。

随着情境感知智能设备时代的到来，企业迎来了打造新一代消费电子产品的真正机遇。

作者简介

Simone Ferri

意法半导体模拟、功率、MEMS和传感器产品部（APMS）副总裁、MEMS子产品部总经理

Simone Ferri自2023年10月起任意法半导体（STMicroelectronics）APMS产品部副总裁、MEMS子产品部总经理。

Simone于1999年加入意法半导体，担任研发工程师，随后调任音频产品部数字设计师，五年后转入产品管理岗。2014年，Simone负责意法半导体MEMS消费类传感器业务，随后负责全球MEMS传感器相关的市场营销和应用活动，业务范围覆盖所有市场和细分市场；2016年2月，升任总经理。

Simone Ferri于1972年出生于米兰，毕业于米兰理工大学，获得微电子学学士学位，此后，在该校获得MBA学位。