德國(guó)科特布斯，2025年4月21日——在工業(yè)4.0與物聯(lián)網(wǎng)深度融合的技術(shù)浪潮中，由維爾道應(yīng)用技術(shù)大學(xué)、萊布尼茨高性能微電子研究所（IHP）及弗勞恩霍夫光子微系統(tǒng)研究所（IPMS）聯(lián)合發(fā)起的"InSeKT"項(xiàng)目，正通過(guò)跨學(xué)科創(chuàng)新重構(gòu)邊緣人工智能的技術(shù)架構(gòu)。這項(xiàng)旨在實(shí)現(xiàn)"數(shù)據(jù)生成端直接計(jì)算"的研究，將為工業(yè)電子、醫(yī)療技術(shù)和環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域帶來(lái)革命性突破。

    一、突破傳統(tǒng)云計(jì)算桎梏，構(gòu)建邊緣智能新范式
    當(dāng)前人工智能數(shù)據(jù)處理高度依賴中央云計(jì)算，海量數(shù)據(jù)的長(zhǎng)距離傳輸不僅導(dǎo)致實(shí)時(shí)性缺陷，更埋下數(shù)據(jù)泄露隱患。InSeKT項(xiàng)目首次提出"傳感器即計(jì)算單元"的理念，通過(guò)開(kāi)發(fā)新型硬件、軟件及傳感器解決方案，將復(fù)雜計(jì)算能力嵌入數(shù)據(jù)源頭——從工業(yè)傳感器到醫(yī)療檢測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集與分析的本地化處理。這種分布式架構(gòu)可減少90%以上的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，使系統(tǒng)響應(yīng)速度提升至毫秒級(jí)，同時(shí)通過(guò)物理隔離增強(qiáng)數(shù)據(jù)安全防護(hù)。

    二、三大核心技術(shù)突破賦能多元場(chǎng)景
    （1）微型化氣體分析系統(tǒng)革新環(huán)境監(jiān)測(cè)
    弗勞恩霍夫IPMS研發(fā)的場(chǎng)非對(duì)稱波形離子遷移譜儀（FAIMS）演示器，通過(guò)可調(diào)電極間距設(shè)計(jì)攻克傳統(tǒng)離子遷移譜儀（IMS）微型化難題。這款火柴盒大小的傳感器可檢測(cè)低至ppb級(jí)濃度的可電離氣體，在工業(yè)廢氣監(jiān)測(cè)、室內(nèi)空氣質(zhì)量控制等場(chǎng)景展現(xiàn)出極高靈敏度，其模塊化設(shè)計(jì)允許通過(guò)軟件配置適應(yīng)不同檢測(cè)需求，無(wú)需更換硬件。
    （2）近紅外光譜技術(shù)突破材料分析壁壘
    針對(duì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)與智能制造需求，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)優(yōu)化了Al-TiN-Si肖特基探測(cè)器結(jié)構(gòu)。通過(guò)獨(dú)創(chuàng)的圓柱金字塔納米陣列設(shè)計(jì)，該探測(cè)器在近紅外波段的靈敏度提升40%，同時(shí)采用低成本鈦鋁合金替代傳統(tǒng)貴金屬材料，將生產(chǎn)成本降低65%。這種高性能探測(cè)器可集成于生產(chǎn)流水線，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)材料成分變化，在塑料回收分揀、藥品封裝質(zhì)量檢測(cè)等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。
    （3）仿生超聲技術(shù)開(kāi)啟醫(yī)療檢測(cè)新維度
    受蝙蝠生物聲吶啟發(fā)開(kāi)發(fā)的電容式微機(jī)械超聲換能器（CMUT）系統(tǒng)，通過(guò)傳感器近端信號(hào)處理將超聲成像幀率提升至現(xiàn)有技術(shù)的3倍。該技術(shù)不僅可實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)精度的手部運(yùn)動(dòng)捕捉，更在無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)領(lǐng)域展現(xiàn)突破性潛力——通過(guò)分析超聲波在組織中的傳播特性，無(wú)需采血即可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)血糖濃度，為糖尿病患者提供革命性診療方案。

    三、跨學(xué)科協(xié)同構(gòu)建技術(shù)生態(tài)
    項(xiàng)目分工呈現(xiàn)鮮明的產(chǎn)學(xué)研協(xié)同特征：弗勞恩霍夫IPMS聚焦傳感器硬件創(chuàng)新，已完成三代CMUT芯片流片測(cè)試；IHP負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)低功耗邊緣計(jì)算架構(gòu)，其設(shè)計(jì)的專用集成電路（ASIC）可在0.5毫瓦功耗下運(yùn)行復(fù)雜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；維爾道應(yīng)用技術(shù)大學(xué)則構(gòu)建了基于生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)（GAN）的傳感器數(shù)據(jù)增強(qiáng)模型，解決邊緣設(shè)備訓(xùn)練數(shù)據(jù)不足問(wèn)題。三方聯(lián)合開(kāi)發(fā)的原型系統(tǒng)在工業(yè)機(jī)械故障預(yù)測(cè)場(chǎng)景中，將異常檢測(cè)準(zhǔn)確率提升至98.7%，響應(yīng)時(shí)間縮短至12微秒。

    四、開(kāi)啟分布式智能設(shè)備新紀(jì)元
    隨著邊緣計(jì)算與AI的深度融合，InSeKT項(xiàng)目正推動(dòng)傳感器系統(tǒng)從"數(shù)據(jù)采集終端"向"智能決策單元"進(jìn)化。在工業(yè)領(lǐng)域，本地化AI處理可實(shí)現(xiàn)設(shè)備自診斷，將預(yù)測(cè)性維護(hù)周期縮短50%；醫(yī)療場(chǎng)景中，集成邊緣AI的可穿戴設(shè)備能實(shí)時(shí)分析生理信號(hào)，為突發(fā)疾病提供毫秒級(jí)預(yù)警；環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，微型化智能傳感器網(wǎng)絡(luò)可構(gòu)建高密度污染監(jiān)測(cè)矩陣，實(shí)現(xiàn)對(duì)pm2.5、揮發(fā)性有機(jī)物的精準(zhǔn)溯源。
    "我們正在創(chuàng)造無(wú)需依賴云端的'智能細(xì)胞'，這些分布式智能單元通過(guò)自組織網(wǎng)絡(luò)形成有機(jī)整體。"項(xiàng)目負(fù)責(zé)人SebastianMeyer博士表示，"未來(lái)的工業(yè)產(chǎn)線、醫(yī)療設(shè)備、智慧城市系統(tǒng)，都將由這種具備本地決策能力的智能節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，真正實(shí)現(xiàn)'即生數(shù)據(jù)，即得洞察'。"
    目前項(xiàng)目已進(jìn)入工程驗(yàn)證階段，預(yù)計(jì)2027年推出首款商業(yè)化邊緣AI傳感器模塊。隨著5G與物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的完善，InSeKT技術(shù)將加速落地，推動(dòng)人類社會(huì)從"云端依賴"邁向"邊緣智能"的全新時(shí)代。