传感器正在改变世界——携手共用，让好处最大化

无人驾驶汽车依靠能感知并响应周围环境的传感器。（图片来源：Patrick T. Fallon/法新社/盖蒂图片社）

可穿戴技术与无人驾驶汽车有什么共同点？观测外太空的天文台与研究深海的实验室又有什么共同之处？

共同的“家园”

它们都使用能感知并响应周围环境的传感技术。有无数种传感器可用于检测电信号、运动、压力、温度、力、梯度、指纹、化学物质等。传感技术已融入我们的生活，在日常用品的功能中扮演核心角色——比如手机、智能电视、电磁炉和烟雾探测器等等。随便想一项技术，其中可能就包含一种或多种传感器。多项估计显示，未来十年全球传感技术市场规模将超过5000亿美元。

这是一个不断发展的领域，现在它有了一本新期刊。本月早些时候，《自然-传感》（Nature Sensors）创刊，其使命是“团结全球传感研究社区，推动发现，实现现实世界影响，并为传感研究打造一个共享的科学家园”。

从简单的水银温度计到超灵敏的激光干涉仪LIGO等仪器，传感器有着悠久的历史。那么，这样一个成熟的社区为何需要团结起来？答案在于传感技术的多样性——它们是众多创新和科学发现的核心。

从某些方面来看，过去一个世纪科学技术的发展是一段分化的历史：单一领域被分割成子领域，这些子领域又进一步细分为更专业的学科。但在传感器领域，我们在某种程度上看到了相反的趋势。

人工智能与智能传感的兴起

传感器的“主场”学科，尤其是在大学里，传统上是信号处理，这是电气与电子工程的一个分支。但如今，传感器研究融合了生物科学、化学科学、物理科学、工程技术等多个领域的知识和方法。其成功依赖于富有成效的跨学科合作。

《自然-传感》的编辑们旨在“连接各个社区，打破壁垒”，并在不同学科间培养共同的目标感。该期刊将发表原创研究，以及该领域的新闻、观点和分析，还将举办线上和线下活动。首场活动将于4月13日在首尔举行，聚焦传感技术的未来（参见go.nature.com/4qpivuc）。

正如《自然-传感》创刊号的一篇专题文章所显示的，人工智能将是这一未来的核心。文中描述的例子包括一个旨在帮助医生跟踪咽喉手术患者康复情况的项目。参与者佩戴的传感器可测量包括振动和肌肉电信号在内的变量。美国宾夕法尼亚州立大学帕克分校的Huanyu Cheng及其同事发现，与传统数据处理方法相比，人工智能在整理和分类这些信息方面表现更出色。

另一个例子是，美国加州大学洛杉矶分校的Aydogan Ozcan及其同事在不进行物理改装的情况下提高了显微镜的分辨率。作者用组织样本图像的低分辨率和高分辨率版本训练了一个人工智能模型。训练完成后，将低分辨率图像输入模型，模型就能生成高分辨率版本。

如何减少可穿戴医疗设备对环境的影响

但是，随着传感器的能力和应用不断扩大，它们对环境的影响也会随之增加。全球每年产生超过6000万吨电子垃圾，其中一些就含有传感器。根据联合国的一份报告（参见go.nature.com/4rgigbb），只有略多于五分之一的垃圾得到了负责任的收集和回收。

为了了解某一行业的影响，美国伊利诺伊大学芝加哥分校的环境科学家Chuanwang Yang及其同事预测，到2050年，可穿戴健康设备（即血糖、血压和心率监测仪）的生态足迹将相当于340万吨二氧化碳。他们还发现，这些设备复杂的微型化设计使得收集和回收变得困难。解决废物问题的方法迫切需要，并且必须成为传感器工作者的重点关注对象。

来自不同学科的研究人员如何更好地合作应对这些挑战并找到共同的解决方案？共同的目标是一个交汇点，联合项目和出版物也是如此。“我们需要全球共同努力，而不是单个实验室或公司推动这个领域，”阿布扎比穆罕默德·本·扎耶德人工智能大学的电气工程师Sami Haddadin说，他在人工智能传感和机器人领域的工作在创刊号的专题文章中有所讨论。

《自然-传感》的编辑们希望在团结社区和推动必要的全球对话方面发挥作用。我们祝愿他们在支持科学合理且对社会负责的创新的使命中一切顺利。