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五感傳感器令電子設(shè)備更接近人類（完）
作者：伊藤元昭、野澤哲生
來源：日經(jīng)BP社
日期：2009-10-13 10:06:56
摘要：五感傳感器令電子設(shè)備更接近人類（七）：分析設(shè)備小型化是關(guān)鍵；（八）：將喜歡的味道數(shù)值化；（九）：“順風(fēng)耳”；（十）：“千里眼”
本文中文翻譯由《電子設(shè)計應(yīng)用》特別提供
分析設(shè)備小型化是關(guān)鍵
若要擴大嗅覺傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域，系統(tǒng)就必須小型化，這是今后的開發(fā)重點。
例如，將來有可能將現(xiàn)在僅用于實驗室的氣相色譜分析功能嵌入到各種設(shè)備上。最近，食品的仿冒及變質(zhì)問題已經(jīng)成為社會問題，如果能夠開發(fā)出具有氣相色譜分析功能的設(shè)備，那么消費者就可以很容易地識破上述問題。
此外，還能夠?qū)⒖赏ㄟ^呼氣診斷疾病的手機連接到日常健康保健中心。手機是個人隨身攜帶的設(shè)備，在通話時常常無意識地呼氣，將其作為日常檢測健康狀態(tài)的設(shè)備是最合適的。
在CEATEC JAPAN 2007 展會上，NTT DoCoMo 發(fā)布了可以記錄口臭、人體脂肪率、脈搏、步數(shù)的終端，而且該終端可以將測得的數(shù)據(jù)發(fā)送給服務(wù)器。如果能夠在疾病惡化之前及時發(fā)現(xiàn)并加以治療，那么就可以大大降低醫(yī)療費用。
MEMS 的小型化成為后動力
目前已有多款小型嗅覺傳感器實現(xiàn)產(chǎn)品化。
日本FIS 公司是一家半導(dǎo)體氣體傳感器生產(chǎn)商，該公司已實現(xiàn)了臺式簡易氣相色譜儀的產(chǎn)品化(見圖11) 。該產(chǎn)品的靈敏度為0.1ppb~1ppb。普通的氣相色譜儀需要氣罐來提供載氣(流動相氣體)，所以體積巨大。但該新產(chǎn)品是通過內(nèi)置泵吸入空氣作為載氣，所以體積非常小。檢測對象雖然只限于呼氣及VOC等特定氣體的分析，但已經(jīng)可以識別肉的特定種類及品牌產(chǎn)品所發(fā)出的氣體。
瑞士巴塞爾大學(xué)的研究小組已經(jīng)開發(fā)了將懸臂用于氣體傳感器的技術(shù)，懸臂是用MEMS技術(shù)制作而成，其中使用了原子力顯微鏡。懸臂的一側(cè)是高分子膜，可對氣體做出反應(yīng)，當(dāng)高分子膜上吸附特定氣體時會發(fā)生變形，借此就可以檢測高分子膜的變形，從而換算為氣體濃度。
如果將多個懸臂陣列狀排列，各懸臂上的高分子膜分別對應(yīng)不同的檢測氣體，那么就可以實現(xiàn)可檢測多種氣體的小型氣體傳感器。
仿真嗅覺結(jié)構(gòu)
半導(dǎo)體氣體傳感器的靈敏度與以前相比已大為提高，但是，它并不是對所有氣味的味源物質(zhì)都具有足夠的靈敏度。而且，現(xiàn)在檢測氣體的時間有時會長達幾分鐘，檢測時間仍需縮減。
為了解決上述問題，科學(xué)家們正致力于開發(fā)仿真生物嗅覺結(jié)構(gòu)的嗅覺傳感器，目前已經(jīng)開發(fā)出可檢測氣味的傳感器芯片(見圖12)，可檢測的濃度為ppb級，已與人類嗅覺相當(dāng)。
感應(yīng)體并不直接檢測味源物質(zhì)的分子，而是讀取一部分分子結(jié)構(gòu)，確認分子中是否存在苯環(huán)、是否存在特定長度的疏水鏈。通過制作可讀取這類分子結(jié)構(gòu)的傳感器元件，就得到了嗅覺傳感器。
傳感器元件使用表面分極控制法來讀取味源物質(zhì)分子的分子結(jié)構(gòu)。該方法通過控制電極表面電位，然后根據(jù)電化學(xué)阻抗測量電位與化學(xué)物質(zhì)之間的相互作用。這是一種成熟的電化學(xué)測量方法，其電路組成方法及操作方法已經(jīng)明確，所以容易得到較高的靈敏度。
利用抗原抗體反應(yīng)原理仿真犬類的嗅覺
人類的嗅覺能力已經(jīng)退化，在動物之中屬于嗅覺不發(fā)達的物種。如果能實現(xiàn)比人類嗅覺更靈敏的嗅覺傳感器，那么其應(yīng)用就有可能擴大到更大的范圍，甚至是目前無法想象的領(lǐng)域。
眾所周知，犬類是嗅覺較佳的動物。人類大約有4000 萬個感應(yīng)氣味的細胞。但是，犬類動物大約有10 億個，數(shù)量龐大。這種程度就可以感應(yīng)到ppt 級的嗅覺。
在美國已有醫(yī)療機構(gòu)開始利用犬的嗅覺來診斷早期乳癌。日本OJPC 福利犬養(yǎng)育協(xié)會已經(jīng)訓(xùn)練出名為瑪琳的癌探知犬，可以100%檢測從初期到晚期的食道癌、肺癌、胃癌、肝癌、大腸癌、乳癌、胰腺癌，肺癌、惡性淋巴腫瘤等。明海大學(xué)外崎肇一教授專門負責(zé)研究疾病與氣味的關(guān)系，據(jù)他介紹：“辨別結(jié)構(gòu)并不是很明確。但是與癌有關(guān)的部分，也就是癌特有的蛋白質(zhì)是在細胞內(nèi)合成的，因此狗可以檢測到此類蛋白質(zhì)所發(fā)出的氣味。”
為了實現(xiàn)與犬類同等水平的嗅覺傳感器，科學(xué)家們正在進行多項研究。但是，即使是使用臺式氣相色譜儀和目前已開發(fā)的嗅覺結(jié)構(gòu)仿真生物傳感器，要達到此類ppt級別的檢測也不容易，還需要基于更新的概念技術(shù)。
作為解決方法，科學(xué)家們已提出利用抗原抗體反應(yīng)，來檢測愛滋病毒與登革熱病毒(見圖13)。該方法是以氣味的味源物質(zhì)為抗原，然后制成與其1對1結(jié)合的物質(zhì)，并通過其檢測出氣味?？乖c抗體的結(jié)合會造成傳感器表面折射率發(fā)生細微變化，然后用高靈敏度的表面等離子共振檢測這種變化。不光是醫(yī)療方面，預(yù)計還將用來檢測炸藥TNT 的氣味，以及探測地雷等。
味覺 將喜歡的味道數(shù)值化
興高采烈地前往餐飲指南上的星級餐飲店，結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)完全不合自己口味，這大概是許多人都有過的經(jīng)驗。依賴于味覺傳感器，不久的將來可能可以防止這種情況的出現(xiàn)。因為味覺傳感器可以客觀地評價食物的味道，而不像以前美食家的評價其實僅符合美食家的口味。如果能夠知道符合自己口味的味道的數(shù)值化數(shù)據(jù)，那么以后無須親自體驗，也可以檢索到可做出近似味道的餐館。
將基本味道分別數(shù)值化
可將味道數(shù)值化再進行評價的味覺傳感器備受人們關(guān)注( 見圖14)，目前已經(jīng)運用在食品開發(fā)及品質(zhì)管理、藥品開發(fā)等方面。此類傳感器并不是用來檢測像蔗糖、谷氨酸等甜味、鮮味的味源物質(zhì)，而是可以將人所感覺到的味道用數(shù)值表示出來，實際上就是模仿舌頭味蕾結(jié)構(gòu)的生物嗅覺傳感器。
只能間接評估
目前，在食品界很難客觀的評價味道。像品質(zhì)管理那樣，如果必須了解客觀的評價指標，首先需要知道到底包含了無數(shù)味源物質(zhì)中的哪些物質(zhì)，然后再針對所包含的每種味源物質(zhì)進行測量，并按其濃度進行統(tǒng)計處理，從而進行間接評估。但是，對于每種味源物質(zhì)的評價無法對應(yīng)人所感覺到的味道。因為味道與味道之間存在相互作用。在西瓜上撒上些鹽可以增加甜味，像這種現(xiàn)象就無法評估。
因此，在食品開發(fā)方面，人類的感官試驗是不可或缺的。但是，專業(yè)的測試人員也有自己的嗜好，所以也只能進行主觀評價。而且在測試時測試人員的健康狀態(tài)往往也會影響結(jié)果。
仿真味覺檢測結(jié)構(gòu)
味覺傳感器的代表產(chǎn)品是智能傳感器技術(shù)公司銷售的味覺傳感器TS-5000Z，其中使用了九州大學(xué)都甲潔教授所開發(fā)的一款生物傳感器。該傳感器基于味覺檢測結(jié)構(gòu)仿真原理， 可區(qū)分的濃度差可達到1%~2%。一般人的舌頭只能識別20% 以上的濃度差，所以可以說其靈敏度相當(dāng)高。
此外，除了可判斷基本味道，還可檢測食品界已習(xí)慣使用的特殊味道的味覺傳感器也已出現(xiàn)，如可檢測出啤酒苦、麻澀、有機苦、澀味、極鮮味等共計10 種味道。這種新產(chǎn)品可以將消費者喜歡的味道與食品的品牌進行匹配，客觀地找出消費者所要求的味道。
該公司還開發(fā)了多種味覺傳感器陣列化集成芯片，可以通過USB連接電腦使用(見圖15)。該芯片大小為40mm × 10mm × 1mm，可應(yīng)用到便攜式味覺傳感器或嵌入電子產(chǎn)品中，使設(shè)備可根據(jù)自己的喜好自動進行烹調(diào)。
也可測量人無法感覺的味道
味覺傳感器的原理還可用于食品以外的應(yīng)用，如用來分析唾液，了解齒槽膿漏、糖尿病、應(yīng)激反應(yīng)等健康狀態(tài)。富山大學(xué)準教授山口昌樹所領(lǐng)導(dǎo)的研究小組認為，通過對唾液中所含的齒肉溝液進行分析，可以測量血糖值，而通過分析消化酶(淀粉酶)則可以測量人體應(yīng)激狀態(tài)。
再進一步，以后的傳感器甚至可以測量人無法感覺的味道。那時候應(yīng)該可以應(yīng)用到更新的領(lǐng)域。
聽覺 將圣德太子的耳朵安裝到所有設(shè)備上
微軟公司在發(fā)布Windows Vista之前，曾面向證券分析師公開演示了新操作系統(tǒng)的語音識別功能，但此次演示卻未能成功。演示人員試著讓機器識別“Dear Mom”的發(fā)音，并顯示成文本，但顯示出來的卻是“Dear aunt”。演示人員口頭指揮其進行修正，最后的修正結(jié)果變成了“Dear aunt， let’s set so double the killer delete select all”?？嘈χ难菔救藛T用食指指了指嘴巴，示意聽眾安靜一些。
音源分離是關(guān)鍵
這一實例直接說明了語音識別技術(shù)的難度之大。微軟具有該領(lǐng)域最先進的技術(shù)，但還是會如此失敗。這主要是因為將識別對象的聲音與周圍雜音進行分離的技術(shù)難度太高，目前語音識別技術(shù)仍處于發(fā)展中(見圖16)。
與電子設(shè)備聽覺相對應(yīng)的傳感器是麥克風(fēng)。目前，音響設(shè)備、PC、汽車導(dǎo)航儀等許多電子設(shè)備上都配備了麥克風(fēng)。因此，當(dāng)小型、高性能的硅麥克風(fēng)作為聽覺傳感器元件上市之后，就無需再煩惱其集成到設(shè)備中時的尺寸問題，而且聽覺效果十分豐富。如果在一個設(shè)備上集成多個硅麥克風(fēng)，那么設(shè)備就可以具有優(yōu)良的耳朵，性能方面可達到前所未有的程度。
應(yīng)用領(lǐng)域可能迅速擴大
日本歷史上有名的圣德太子，據(jù)說能在10個人同時發(fā)聲時聽懂每個人所說的話。這雖然是極端的例子，但人在喧鬧環(huán)境下確實可以將談話對方的聲音從周圍的雜音中分離出來，這種人耳所具有的區(qū)分聲音的能力被稱為雞尾酒會效應(yīng)。
利用目前的電子設(shè)備中所集成的語音識別技術(shù)，如果使用頭戴式麥克風(fēng)，只需辨識某個人發(fā)出的聲音，也能獲得很高的識別率。但其應(yīng)用必然有所限制。所以，目標是要讓電子設(shè)備具有像圣德太子一樣的能力。而且，不光是具有比現(xiàn)在更優(yōu)良的語音識別性能，而且還能對設(shè)備所提取的聲音進行自由加工。
比如可以開發(fā)具有新的均衡功能的視頻設(shè)備。目前的均衡器只能按頻率帶寬控制聲音強弱，而新的均衡器可以強調(diào)或減弱音樂中特定樂器的聲音或特定的聲音，打造全新的功能。如果在會議系統(tǒng)中應(yīng)用此技術(shù)，就可以消除背景音樂，只抽取出特定發(fā)言人的意見，讓人聽得更明白。 而且，如果能與圖像數(shù)據(jù)一同使用，通過位置信息還可以用箭頭等標出發(fā)言人所在的位置。
此外，還可以面向不能使用助聽器的重度聽覺殘障人士，開發(fā)同時具有HMD(頭盔顯示系統(tǒng))功能的助聽系統(tǒng)。無論從哪個角度、發(fā)出怎樣的聲音，都可以將其文字化并顯示到顯示屏上。
可同時聽懂３個人的下單
京都大學(xué)教授奧乃博所領(lǐng)導(dǎo)的研究小組建立了音源分離的技術(shù)體系，同時也領(lǐng)導(dǎo)著各領(lǐng)域的實際應(yīng)用開發(fā)。該研究小組已開發(fā)了可以分離、識別多人同時發(fā)出的聲音的技術(shù)(見圖17)。不光可分離人的聲音，還可分離周邊環(huán)境的音樂與雜音。已試制完成的識別系統(tǒng)可以在1.9s 內(nèi)識別3 位客人同時下單的聲音。如果不選擇使用場所，就可以把任意說話人作為識別對象。該處理對硬件并無特殊要求，普通PC就足夠滿足性能要求。
奧乃教授開發(fā)的技術(shù)主要由三部分組成。音源定位：用來把握聲音的方向；音源分離：從混合聲音中分離個別聲音；分離音識別：識別分離后所產(chǎn)生的已變形的聲音信號。
音源定位是根據(jù)多個麥克風(fēng)所取得的聲音的差異來掌握音源位置。使用麥克風(fēng)劃分音源位置時，如果增加所用麥克風(fēng)的數(shù)量，就可以更準確地確定位置。因此，ASIMO上左右兩側(cè)各集成了4個麥克風(fēng)。小型硅麥克風(fēng)的上市，使得一臺設(shè)備上即使集成多個麥克風(fēng)，也不會出現(xiàn)安裝面積不夠的問題。
音源分離分析需遵守以下原則：相同方向只有一個音源；相同的諧波結(jié)構(gòu)(基本聲音的表現(xiàn))；所捕捉聲音的性質(zhì)，如果細分的話，每個人是不一樣的。HARK 參照位置與諧波結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，將聲音分組后再分離音源。
但是，由于聲音是從各種聲音重合之后再分離的，所以分離后的各音源的聲音波形會發(fā)生變形。如果不加以處理，就會產(chǎn)生識別錯誤。
因此系統(tǒng)中導(dǎo)入了被稱為MFM(Missing feature Mask)的技術(shù)，通過該技術(shù)就可以識別變形后的聲音信號。在利用MFM技術(shù)識別時，如果與參照模型有較大差異，就進行掩碼處理，屏蔽掉變形較大的部分后再進行語音識別。也就是刪除造成誤差的部分，只對剩下部分的語音進行識別。
聲音內(nèi)所包含的情感及狀況
除了語音分離技術(shù)之外，在該領(lǐng)域較為重要的技術(shù)開發(fā)有兩種趨勢。其一是從語音當(dāng)中提取說話人的情感及周邊環(huán)境信息的技術(shù)。另外就是直接提取說話人當(dāng)時的真實環(huán)境下的聲音，包括由于說話人所在位置周圍的建筑物所引起的聲音微妙變化等。雖然提取的是真實環(huán)境的聲音，但輸出時可自由輸出。
人類發(fā)出的聲音，除了包含一般語音識別可得到的語言信息之外，還包括了說話人的情感信息。例如面紅耳赤時所發(fā)生的聲音、震動的聲音、低沉的聲音等。此外，雜音中也包括了說話人所處周邊環(huán)境的信息。
以往情況下，這些信息都是直接忽略的，如果要讀取此類信息，可能就需要能夠靈活控制電子設(shè)備工作的技術(shù)。例如，在汽車方面，當(dāng)駕駛員陷入很容易引起操作失誤的情緒時，汽車如果能夠?qū)Υ诉M行判斷，那么就可以考慮相應(yīng)的對策。
還有一種新的技術(shù)也正在開發(fā)，就是傳輸包括音源在內(nèi)的音響空間的信息，這樣，在重放時即可重現(xiàn)與現(xiàn)實十分接近的音響空間。即使閉上眼睛聆聽，也可以感覺到周圍有什么，空氣是怎么流動。
京都大學(xué)與國際電氣通信基礎(chǔ)研究所共同開發(fā)了將音響空間傳輸?shù)竭h方的技術(shù)。通過70 個麥克風(fēng)與安裝在聽眾周圍的70 個揚聲器，可以與遠方共享相同的音響空間。
此外，東京理科大學(xué)教授溝口博所領(lǐng)導(dǎo)的研究小組所開發(fā)的技術(shù)，可以在3個方向安裝32個揚聲器，并可向揚聲器所包圍范圍內(nèi)的某人傳輸聲音。分別控制各揚聲器輸出聲音時的延時與振幅，然后通過相互干涉，可以只在圓柱狀或球狀范圍內(nèi)使人聽到6dB~8dB的聲音。 此技術(shù)可應(yīng)用于街頭廣告等用途，例如可以只對行走在一定范圍內(nèi)的特定人員發(fā)送聲音。
視覺 挑戰(zhàn)超人類的視野
與其他五感傳感器相比，視覺傳感器，特別是傳感器元件部分(各種感光元件)的實用化程度高出很多。目前仍在進一步發(fā)展，其中包括人臉識別、笑臉識別之類的圖像識別技術(shù)。不過，由于大部分產(chǎn)品都只是追求類似人類視覺的效果，所以在超越人類感覺上的開發(fā)目前尚未太多進展。特別是在超高速動態(tài)物體的拍攝及信息處理等方面，進展明顯不夠。
高精度與高速度
對于超越人類感覺的視覺傳感器，目前正在進行開發(fā)的包括紅外線、紫外線等非可視光感光元件，以及1個光子級的超微光檢測技術(shù)，還有1萬～100 萬分之1秒極短時間內(nèi)的曝光攝影技術(shù)等。此類技術(shù)在醫(yī)療、汽車事故測試等各種開發(fā)現(xiàn)場的需求較大。但是，如果要求綜合性能高，追求高精度、高速度的圖像識別性能，就只能選擇特定功能的產(chǎn)品。例如，分辨率為1000 萬像素的影像最多只能達到10fps，相反如果速度為1000fps，那么最高精度就只有100萬像素，而且只能保存幾十秒的記錄，無法實現(xiàn)實時的圖像識別等。
之所以如此，是因為以下三點原因。首先，受限于感光元件的反應(yīng)速度。當(dāng)像素數(shù)增加時，每次掃描時間就更長，幀速率就無法提高。如果像素為1000 萬、速度為10fps，讀出1 個像素所花費的時間就必須在10ns(1 億分之1 秒)以下。第二，受限于傳輸帶寬。將大容量圖像數(shù)據(jù)從感光元件傳往PC 等圖像處理系統(tǒng)時，傳輸帶寬有限。如果像素為100 萬、速度為1000fps，每1 個像素的信息為10 位時，傳輸速度至少需要10Gbps。該速度已經(jīng)是目前可使用的傳輸技術(shù)的上限，雖然可以實現(xiàn)，但成本太高。
第三，受限于存儲器與圖像識別速度。傳輸大容量數(shù)據(jù)時，如果速度超過10Gbps，那么即使設(shè)備的存儲容量超過1TB，也只能保存13分鐘左右的數(shù)據(jù)。要想實時處理圖像數(shù)據(jù)，光靠芯片上的緩存是難以實現(xiàn)的。如果將數(shù)據(jù)保存到內(nèi)存內(nèi)，不光是傳輸速度的問題，傳輸延遲問題等也是瓶頸。
生物仿真視覺傳感器
日本東北大學(xué)大學(xué)院工學(xué)研究科生物機器人專業(yè)教授小柳光正與準教授田中徹的研究小組，正在研究模擬生物眼睛的視覺傳感器，以期能突破上述限制。其目標是用幾十mW的極低功率實現(xiàn)相當(dāng)于 1 萬fps 的超高速影像。
具體來說，是開發(fā)仿真眼球視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)的人工視網(wǎng)膜芯片(見圖18)。該芯片將受光芯片、輸出控制芯片、調(diào)制芯片等通過貫通電極縱向疊層而成。目前，主要面向視網(wǎng)膜功能受損的失明人士，目標是取代視網(wǎng)膜與視神經(jīng)連接，從而恢復(fù)視力。該芯片由安裝在眼鏡上的電池進行無線電磁感應(yīng)供電。目前已開發(fā)出在非層積型芯片上集成輸出電路的試驗芯片，并將該芯片嵌入到兔子的眼球里，確認了其反應(yīng)。
據(jù)小柳教授介紹：“雖然最近已有感光元件通過采用并行掃描每個像素列的列并行技術(shù)實現(xiàn)了高速度。但我們開發(fā)的產(chǎn)品采用點并行方式，無需掃描就可同時讀出所有像素，所以無需掃描時間。由于像素之間的運算能夠?qū)崿F(xiàn)超高速，所以應(yīng)答時間快。如果用幀速率描述，大概相當(dāng)于1000fps～10000fps?！?nbsp;
掃描型產(chǎn)品雖然在原理上可以通過提高幀速率來提高反應(yīng)速度，但此時的功耗就過于龐大。相反，生物據(jù)說只需幾十mW的能量就可以活動眼睛。所以如果是點并行技術(shù)，就無需提高每個元件與電路的處理速度。
此外，人工視網(wǎng)膜用芯片的輸出電路是立體層疊而成的，所以開口率高，而且采用了脈沖數(shù)調(diào)制，調(diào)制方式與生物體的調(diào)制方式相同。這些都是與現(xiàn)有感光元件不同的地方。
超高速處理會改變社會
與東北大學(xué)小柳教授的開發(fā)思路類似，廣島大學(xué)大學(xué)院工學(xué)研究科復(fù)雜系統(tǒng)專業(yè)教授石井抱與東京大學(xué)大學(xué)院信息理工系研究科系統(tǒng)信息學(xué)專業(yè)教授石川正俊所領(lǐng)導(dǎo)的研究小組用現(xiàn)有技術(shù)也開發(fā)了階段性執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)處理的系統(tǒng)。石井教授開發(fā)的Hiroshima Hyper Human Vision (H3 Vision)系統(tǒng)，具有高精度且超高幀速率，而且可以實時處理信息。該系統(tǒng)由美國Photron公司的100 萬像素、1000fps 的攝像頭、FPGA信息處理電路，以及PC組成(見圖19)。
視覺變身為聽覺和觸覺
在石井教授開發(fā)的系統(tǒng)里，如果改變FPGA 的處理內(nèi)容，并對提取的數(shù)據(jù)內(nèi)容及運算處理進行各種變換，就可以適當(dāng)改變傳感器的作用(見圖20)。例如，使用前后時序的數(shù)據(jù)，并對時間進行微分處理，就可以看見速度分布。石井教授的小組使用上述技術(shù)，可以讓機器人在幾米的近距離內(nèi)以160km/s 的速度擊球。由于可以看到以30 轉(zhuǎn)/s 的速度旋轉(zhuǎn)的球的樣子，所以可以擊打曲線球，這已經(jīng)明顯超過了人類的能力。
此外，該系統(tǒng)還可用來制造加速度傳感器與觸覺傳感器。只需再將速度分布進行微分，就可以看見加速度分布。牛頓定律F=ma 描述了加速度與力的關(guān)系。如果對列車過橋時的圖像進行速度分布微分處理，那么就可以看到力加載在橋的哪里，而且可以發(fā)現(xiàn)螺栓的松弛及龜裂等問題。
用手指彈弄某物體時，可以根據(jù)振動分布及傳遞方式了解手指的接觸位置與所彈物體的材質(zhì)等，這相當(dāng)于可以取代觸覺傳感器。
分析設(shè)備小型化是關(guān)鍵
若要擴大嗅覺傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域，系統(tǒng)就必須小型化，這是今后的開發(fā)重點。
例如，將來有可能將現(xiàn)在僅用于實驗室的氣相色譜分析功能嵌入到各種設(shè)備上。最近，食品的仿冒及變質(zhì)問題已經(jīng)成為社會問題，如果能夠開發(fā)出具有氣相色譜分析功能的設(shè)備，那么消費者就可以很容易地識破上述問題。
此外，還能夠?qū)⒖赏ㄟ^呼氣診斷疾病的手機連接到日常健康保健中心。手機是個人隨身攜帶的設(shè)備，在通話時常常無意識地呼氣，將其作為日常檢測健康狀態(tài)的設(shè)備是最合適的。
在CEATEC JAPAN 2007 展會上，NTT DoCoMo 發(fā)布了可以記錄口臭、人體脂肪率、脈搏、步數(shù)的終端，而且該終端可以將測得的數(shù)據(jù)發(fā)送給服務(wù)器。如果能夠在疾病惡化之前及時發(fā)現(xiàn)并加以治療，那么就可以大大降低醫(yī)療費用。
MEMS 的小型化成為后動力
目前已有多款小型嗅覺傳感器實現(xiàn)產(chǎn)品化。
日本FIS 公司是一家半導(dǎo)體氣體傳感器生產(chǎn)商，該公司已實現(xiàn)了臺式簡易氣相色譜儀的產(chǎn)品化(見圖11) 。該產(chǎn)品的靈敏度為0.1ppb~1ppb。普通的氣相色譜儀需要氣罐來提供載氣(流動相氣體)，所以體積巨大。但該新產(chǎn)品是通過內(nèi)置泵吸入空氣作為載氣，所以體積非常小。檢測對象雖然只限于呼氣及VOC等特定氣體的分析，但已經(jīng)可以識別肉的特定種類及品牌產(chǎn)品所發(fā)出的氣體。
瑞士巴塞爾大學(xué)的研究小組已經(jīng)開發(fā)了將懸臂用于氣體傳感器的技術(shù)，懸臂是用MEMS技術(shù)制作而成，其中使用了原子力顯微鏡。懸臂的一側(cè)是高分子膜，可對氣體做出反應(yīng)，當(dāng)高分子膜上吸附特定氣體時會發(fā)生變形，借此就可以檢測高分子膜的變形，從而換算為氣體濃度。
如果將多個懸臂陣列狀排列，各懸臂上的高分子膜分別對應(yīng)不同的檢測氣體，那么就可以實現(xiàn)可檢測多種氣體的小型氣體傳感器。
仿真嗅覺結(jié)構(gòu)
半導(dǎo)體氣體傳感器的靈敏度與以前相比已大為提高，但是，它并不是對所有氣味的味源物質(zhì)都具有足夠的靈敏度。而且，現(xiàn)在檢測氣體的時間有時會長達幾分鐘，檢測時間仍需縮減。
為了解決上述問題，科學(xué)家們正致力于開發(fā)仿真生物嗅覺結(jié)構(gòu)的嗅覺傳感器，目前已經(jīng)開發(fā)出可檢測氣味的傳感器芯片(見圖12)，可檢測的濃度為ppb級，已與人類嗅覺相當(dāng)。
感應(yīng)體并不直接檢測味源物質(zhì)的分子，而是讀取一部分分子結(jié)構(gòu)，確認分子中是否存在苯環(huán)、是否存在特定長度的疏水鏈。通過制作可讀取這類分子結(jié)構(gòu)的傳感器元件，就得到了嗅覺傳感器。
傳感器元件使用表面分極控制法來讀取味源物質(zhì)分子的分子結(jié)構(gòu)。該方法通過控制電極表面電位，然后根據(jù)電化學(xué)阻抗測量電位與化學(xué)物質(zhì)之間的相互作用。這是一種成熟的電化學(xué)測量方法，其電路組成方法及操作方法已經(jīng)明確，所以容易得到較高的靈敏度。
利用抗原抗體反應(yīng)原理仿真犬類的嗅覺
人類的嗅覺能力已經(jīng)退化，在動物之中屬于嗅覺不發(fā)達的物種。如果能實現(xiàn)比人類嗅覺更靈敏的嗅覺傳感器，那么其應(yīng)用就有可能擴大到更大的范圍，甚至是目前無法想象的領(lǐng)域。
眾所周知，犬類是嗅覺較佳的動物。人類大約有4000 萬個感應(yīng)氣味的細胞。但是，犬類動物大約有10 億個，數(shù)量龐大。這種程度就可以感應(yīng)到ppt 級的嗅覺。
在美國已有醫(yī)療機構(gòu)開始利用犬的嗅覺來診斷早期乳癌。日本OJPC 福利犬養(yǎng)育協(xié)會已經(jīng)訓(xùn)練出名為瑪琳的癌探知犬，可以100%檢測從初期到晚期的食道癌、肺癌、胃癌、肝癌、大腸癌、乳癌、胰腺癌，肺癌、惡性淋巴腫瘤等。明海大學(xué)外崎肇一教授專門負責(zé)研究疾病與氣味的關(guān)系，據(jù)他介紹：“辨別結(jié)構(gòu)并不是很明確。但是與癌有關(guān)的部分，也就是癌特有的蛋白質(zhì)是在細胞內(nèi)合成的，因此狗可以檢測到此類蛋白質(zhì)所發(fā)出的氣味。”
為了實現(xiàn)與犬類同等水平的嗅覺傳感器，科學(xué)家們正在進行多項研究。但是，即使是使用臺式氣相色譜儀和目前已開發(fā)的嗅覺結(jié)構(gòu)仿真生物傳感器，要達到此類ppt級別的檢測也不容易，還需要基于更新的概念技術(shù)。
作為解決方法，科學(xué)家們已提出利用抗原抗體反應(yīng)，來檢測愛滋病毒與登革熱病毒(見圖13)。該方法是以氣味的味源物質(zhì)為抗原，然后制成與其1對1結(jié)合的物質(zhì)，并通過其檢測出氣味?？乖c抗體的結(jié)合會造成傳感器表面折射率發(fā)生細微變化，然后用高靈敏度的表面等離子共振檢測這種變化。不光是醫(yī)療方面，預(yù)計還將用來檢測炸藥TNT 的氣味，以及探測地雷等。
味覺 將喜歡的味道數(shù)值化
興高采烈地前往餐飲指南上的星級餐飲店，結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)完全不合自己口味，這大概是許多人都有過的經(jīng)驗。依賴于味覺傳感器，不久的將來可能可以防止這種情況的出現(xiàn)。因為味覺傳感器可以客觀地評價食物的味道，而不像以前美食家的評價其實僅符合美食家的口味。如果能夠知道符合自己口味的味道的數(shù)值化數(shù)據(jù)，那么以后無須親自體驗，也可以檢索到可做出近似味道的餐館。
將基本味道分別數(shù)值化
可將味道數(shù)值化再進行評價的味覺傳感器備受人們關(guān)注( 見圖14)，目前已經(jīng)運用在食品開發(fā)及品質(zhì)管理、藥品開發(fā)等方面。此類傳感器并不是用來檢測像蔗糖、谷氨酸等甜味、鮮味的味源物質(zhì)，而是可以將人所感覺到的味道用數(shù)值表示出來，實際上就是模仿舌頭味蕾結(jié)構(gòu)的生物嗅覺傳感器。
只能間接評估
目前，在食品界很難客觀的評價味道。像品質(zhì)管理那樣，如果必須了解客觀的評價指標，首先需要知道到底包含了無數(shù)味源物質(zhì)中的哪些物質(zhì)，然后再針對所包含的每種味源物質(zhì)進行測量，并按其濃度進行統(tǒng)計處理，從而進行間接評估。但是，對于每種味源物質(zhì)的評價無法對應(yīng)人所感覺到的味道。因為味道與味道之間存在相互作用。在西瓜上撒上些鹽可以增加甜味，像這種現(xiàn)象就無法評估。
因此，在食品開發(fā)方面，人類的感官試驗是不可或缺的。但是，專業(yè)的測試人員也有自己的嗜好，所以也只能進行主觀評價。而且在測試時測試人員的健康狀態(tài)往往也會影響結(jié)果。
仿真味覺檢測結(jié)構(gòu)
味覺傳感器的代表產(chǎn)品是智能傳感器技術(shù)公司銷售的味覺傳感器TS-5000Z，其中使用了九州大學(xué)都甲潔教授所開發(fā)的一款生物傳感器。該傳感器基于味覺檢測結(jié)構(gòu)仿真原理， 可區(qū)分的濃度差可達到1%~2%。一般人的舌頭只能識別20% 以上的濃度差，所以可以說其靈敏度相當(dāng)高。
此外，除了可判斷基本味道，還可檢測食品界已習(xí)慣使用的特殊味道的味覺傳感器也已出現(xiàn)，如可檢測出啤酒苦、麻澀、有機苦、澀味、極鮮味等共計10 種味道。這種新產(chǎn)品可以將消費者喜歡的味道與食品的品牌進行匹配，客觀地找出消費者所要求的味道。
該公司還開發(fā)了多種味覺傳感器陣列化集成芯片，可以通過USB連接電腦使用(見圖15)。該芯片大小為40mm × 10mm × 1mm，可應(yīng)用到便攜式味覺傳感器或嵌入電子產(chǎn)品中，使設(shè)備可根據(jù)自己的喜好自動進行烹調(diào)。
也可測量人無法感覺的味道
味覺傳感器的原理還可用于食品以外的應(yīng)用，如用來分析唾液，了解齒槽膿漏、糖尿病、應(yīng)激反應(yīng)等健康狀態(tài)。富山大學(xué)準教授山口昌樹所領(lǐng)導(dǎo)的研究小組認為，通過對唾液中所含的齒肉溝液進行分析，可以測量血糖值，而通過分析消化酶(淀粉酶)則可以測量人體應(yīng)激狀態(tài)。
再進一步，以后的傳感器甚至可以測量人無法感覺的味道。那時候應(yīng)該可以應(yīng)用到更新的領(lǐng)域。
聽覺 將圣德太子的耳朵安裝到所有設(shè)備上
微軟公司在發(fā)布Windows Vista之前，曾面向證券分析師公開演示了新操作系統(tǒng)的語音識別功能，但此次演示卻未能成功。演示人員試著讓機器識別“Dear Mom”的發(fā)音，并顯示成文本，但顯示出來的卻是“Dear aunt”。演示人員口頭指揮其進行修正，最后的修正結(jié)果變成了“Dear aunt， let’s set so double the killer delete select all”?？嘈χ难菔救藛T用食指指了指嘴巴，示意聽眾安靜一些。
音源分離是關(guān)鍵
這一實例直接說明了語音識別技術(shù)的難度之大。微軟具有該領(lǐng)域最先進的技術(shù)，但還是會如此失敗。這主要是因為將識別對象的聲音與周圍雜音進行分離的技術(shù)難度太高，目前語音識別技術(shù)仍處于發(fā)展中(見圖16)。
與電子設(shè)備聽覺相對應(yīng)的傳感器是麥克風(fēng)。目前，音響設(shè)備、PC、汽車導(dǎo)航儀等許多電子設(shè)備上都配備了麥克風(fēng)。因此，當(dāng)小型、高性能的硅麥克風(fēng)作為聽覺傳感器元件上市之后，就無需再煩惱其集成到設(shè)備中時的尺寸問題，而且聽覺效果十分豐富。如果在一個設(shè)備上集成多個硅麥克風(fēng)，那么設(shè)備就可以具有優(yōu)良的耳朵，性能方面可達到前所未有的程度。
應(yīng)用領(lǐng)域可能迅速擴大
日本歷史上有名的圣德太子，據(jù)說能在10個人同時發(fā)聲時聽懂每個人所說的話。這雖然是極端的例子，但人在喧鬧環(huán)境下確實可以將談話對方的聲音從周圍的雜音中分離出來，這種人耳所具有的區(qū)分聲音的能力被稱為雞尾酒會效應(yīng)。
利用目前的電子設(shè)備中所集成的語音識別技術(shù)，如果使用頭戴式麥克風(fēng)，只需辨識某個人發(fā)出的聲音，也能獲得很高的識別率。但其應(yīng)用必然有所限制。所以，目標是要讓電子設(shè)備具有像圣德太子一樣的能力。而且，不光是具有比現(xiàn)在更優(yōu)良的語音識別性能，而且還能對設(shè)備所提取的聲音進行自由加工。
比如可以開發(fā)具有新的均衡功能的視頻設(shè)備。目前的均衡器只能按頻率帶寬控制聲音強弱，而新的均衡器可以強調(diào)或減弱音樂中特定樂器的聲音或特定的聲音，打造全新的功能。如果在會議系統(tǒng)中應(yīng)用此技術(shù)，就可以消除背景音樂，只抽取出特定發(fā)言人的意見，讓人聽得更明白。 而且，如果能與圖像數(shù)據(jù)一同使用，通過位置信息還可以用箭頭等標出發(fā)言人所在的位置。
此外，還可以面向不能使用助聽器的重度聽覺殘障人士，開發(fā)同時具有HMD(頭盔顯示系統(tǒng))功能的助聽系統(tǒng)。無論從哪個角度、發(fā)出怎樣的聲音，都可以將其文字化并顯示到顯示屏上。
可同時聽懂３個人的下單
京都大學(xué)教授奧乃博所領(lǐng)導(dǎo)的研究小組建立了音源分離的技術(shù)體系，同時也領(lǐng)導(dǎo)著各領(lǐng)域的實際應(yīng)用開發(fā)。該研究小組已開發(fā)了可以分離、識別多人同時發(fā)出的聲音的技術(shù)(見圖17)。不光可分離人的聲音，還可分離周邊環(huán)境的音樂與雜音。已試制完成的識別系統(tǒng)可以在1.9s 內(nèi)識別3 位客人同時下單的聲音。如果不選擇使用場所，就可以把任意說話人作為識別對象。該處理對硬件并無特殊要求，普通PC就足夠滿足性能要求。
奧乃教授開發(fā)的技術(shù)主要由三部分組成。音源定位：用來把握聲音的方向；音源分離：從混合聲音中分離個別聲音；分離音識別：識別分離后所產(chǎn)生的已變形的聲音信號。
音源定位是根據(jù)多個麥克風(fēng)所取得的聲音的差異來掌握音源位置。使用麥克風(fēng)劃分音源位置時，如果增加所用麥克風(fēng)的數(shù)量，就可以更準確地確定位置。因此，ASIMO上左右兩側(cè)各集成了4個麥克風(fēng)。小型硅麥克風(fēng)的上市，使得一臺設(shè)備上即使集成多個麥克風(fēng)，也不會出現(xiàn)安裝面積不夠的問題。
音源分離分析需遵守以下原則：相同方向只有一個音源；相同的諧波結(jié)構(gòu)(基本聲音的表現(xiàn))；所捕捉聲音的性質(zhì)，如果細分的話，每個人是不一樣的。HARK 參照位置與諧波結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，將聲音分組后再分離音源。
但是，由于聲音是從各種聲音重合之后再分離的，所以分離后的各音源的聲音波形會發(fā)生變形。如果不加以處理，就會產(chǎn)生識別錯誤。
因此系統(tǒng)中導(dǎo)入了被稱為MFM(Missing feature Mask)的技術(shù)，通過該技術(shù)就可以識別變形后的聲音信號。在利用MFM技術(shù)識別時，如果與參照模型有較大差異，就進行掩碼處理，屏蔽掉變形較大的部分后再進行語音識別。也就是刪除造成誤差的部分，只對剩下部分的語音進行識別。
聲音內(nèi)所包含的情感及狀況
除了語音分離技術(shù)之外，在該領(lǐng)域較為重要的技術(shù)開發(fā)有兩種趨勢。其一是從語音當(dāng)中提取說話人的情感及周邊環(huán)境信息的技術(shù)。另外就是直接提取說話人當(dāng)時的真實環(huán)境下的聲音，包括由于說話人所在位置周圍的建筑物所引起的聲音微妙變化等。雖然提取的是真實環(huán)境的聲音，但輸出時可自由輸出。
人類發(fā)出的聲音，除了包含一般語音識別可得到的語言信息之外，還包括了說話人的情感信息。例如面紅耳赤時所發(fā)生的聲音、震動的聲音、低沉的聲音等。此外，雜音中也包括了說話人所處周邊環(huán)境的信息。
以往情況下，這些信息都是直接忽略的，如果要讀取此類信息，可能就需要能夠靈活控制電子設(shè)備工作的技術(shù)。例如，在汽車方面，當(dāng)駕駛員陷入很容易引起操作失誤的情緒時，汽車如果能夠?qū)Υ诉M行判斷，那么就可以考慮相應(yīng)的對策。
還有一種新的技術(shù)也正在開發(fā)，就是傳輸包括音源在內(nèi)的音響空間的信息，這樣，在重放時即可重現(xiàn)與現(xiàn)實十分接近的音響空間。即使閉上眼睛聆聽，也可以感覺到周圍有什么，空氣是怎么流動。
京都大學(xué)與國際電氣通信基礎(chǔ)研究所共同開發(fā)了將音響空間傳輸?shù)竭h方的技術(shù)。通過70 個麥克風(fēng)與安裝在聽眾周圍的70 個揚聲器，可以與遠方共享相同的音響空間。
此外，東京理科大學(xué)教授溝口博所領(lǐng)導(dǎo)的研究小組所開發(fā)的技術(shù)，可以在3個方向安裝32個揚聲器，并可向揚聲器所包圍范圍內(nèi)的某人傳輸聲音。分別控制各揚聲器輸出聲音時的延時與振幅，然后通過相互干涉，可以只在圓柱狀或球狀范圍內(nèi)使人聽到6dB~8dB的聲音。 此技術(shù)可應(yīng)用于街頭廣告等用途，例如可以只對行走在一定范圍內(nèi)的特定人員發(fā)送聲音。
視覺 挑戰(zhàn)超人類的視野
與其他五感傳感器相比，視覺傳感器，特別是傳感器元件部分(各種感光元件)的實用化程度高出很多。目前仍在進一步發(fā)展，其中包括人臉識別、笑臉識別之類的圖像識別技術(shù)。不過，由于大部分產(chǎn)品都只是追求類似人類視覺的效果，所以在超越人類感覺上的開發(fā)目前尚未太多進展。特別是在超高速動態(tài)物體的拍攝及信息處理等方面，進展明顯不夠。
高精度與高速度
對于超越人類感覺的視覺傳感器，目前正在進行開發(fā)的包括紅外線、紫外線等非可視光感光元件，以及1個光子級的超微光檢測技術(shù)，還有1萬～100 萬分之1秒極短時間內(nèi)的曝光攝影技術(shù)等。此類技術(shù)在醫(yī)療、汽車事故測試等各種開發(fā)現(xiàn)場的需求較大。但是，如果要求綜合性能高，追求高精度、高速度的圖像識別性能，就只能選擇特定功能的產(chǎn)品。例如，分辨率為1000 萬像素的影像最多只能達到10fps，相反如果速度為1000fps，那么最高精度就只有100萬像素，而且只能保存幾十秒的記錄，無法實現(xiàn)實時的圖像識別等。
之所以如此，是因為以下三點原因。首先，受限于感光元件的反應(yīng)速度。當(dāng)像素數(shù)增加時，每次掃描時間就更長，幀速率就無法提高。如果像素為1000 萬、速度為10fps，讀出1 個像素所花費的時間就必須在10ns(1 億分之1 秒)以下。第二，受限于傳輸帶寬。將大容量圖像數(shù)據(jù)從感光元件傳往PC 等圖像處理系統(tǒng)時，傳輸帶寬有限。如果像素為100 萬、速度為1000fps，每1 個像素的信息為10 位時，傳輸速度至少需要10Gbps。該速度已經(jīng)是目前可使用的傳輸技術(shù)的上限，雖然可以實現(xiàn)，但成本太高。
第三，受限于存儲器與圖像識別速度。傳輸大容量數(shù)據(jù)時，如果速度超過10Gbps，那么即使設(shè)備的存儲容量超過1TB，也只能保存13分鐘左右的數(shù)據(jù)。要想實時處理圖像數(shù)據(jù)，光靠芯片上的緩存是難以實現(xiàn)的。如果將數(shù)據(jù)保存到內(nèi)存內(nèi)，不光是傳輸速度的問題，傳輸延遲問題等也是瓶頸。
生物仿真視覺傳感器
日本東北大學(xué)大學(xué)院工學(xué)研究科生物機器人專業(yè)教授小柳光正與準教授田中徹的研究小組，正在研究模擬生物眼睛的視覺傳感器，以期能突破上述限制。其目標是用幾十mW的極低功率實現(xiàn)相當(dāng)于 1 萬fps 的超高速影像。
具體來說，是開發(fā)仿真眼球視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)的人工視網(wǎng)膜芯片(見圖18)。該芯片將受光芯片、輸出控制芯片、調(diào)制芯片等通過貫通電極縱向疊層而成。目前，主要面向視網(wǎng)膜功能受損的失明人士，目標是取代視網(wǎng)膜與視神經(jīng)連接，從而恢復(fù)視力。該芯片由安裝在眼鏡上的電池進行無線電磁感應(yīng)供電。目前已開發(fā)出在非層積型芯片上集成輸出電路的試驗芯片，并將該芯片嵌入到兔子的眼球里，確認了其反應(yīng)。
據(jù)小柳教授介紹：“雖然最近已有感光元件通過采用并行掃描每個像素列的列并行技術(shù)實現(xiàn)了高速度。但我們開發(fā)的產(chǎn)品采用點并行方式，無需掃描就可同時讀出所有像素，所以無需掃描時間。由于像素之間的運算能夠?qū)崿F(xiàn)超高速，所以應(yīng)答時間快。如果用幀速率描述，大概相當(dāng)于1000fps～10000fps?！?nbsp;
掃描型產(chǎn)品雖然在原理上可以通過提高幀速率來提高反應(yīng)速度，但此時的功耗就過于龐大。相反，生物據(jù)說只需幾十mW的能量就可以活動眼睛。所以如果是點并行技術(shù)，就無需提高每個元件與電路的處理速度。
此外，人工視網(wǎng)膜用芯片的輸出電路是立體層疊而成的，所以開口率高，而且采用了脈沖數(shù)調(diào)制，調(diào)制方式與生物體的調(diào)制方式相同。這些都是與現(xiàn)有感光元件不同的地方。
超高速處理會改變社會
與東北大學(xué)小柳教授的開發(fā)思路類似，廣島大學(xué)大學(xué)院工學(xué)研究科復(fù)雜系統(tǒng)專業(yè)教授石井抱與東京大學(xué)大學(xué)院信息理工系研究科系統(tǒng)信息學(xué)專業(yè)教授石川正俊所領(lǐng)導(dǎo)的研究小組用現(xiàn)有技術(shù)也開發(fā)了階段性執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)處理的系統(tǒng)。石井教授開發(fā)的Hiroshima Hyper Human Vision (H3 Vision)系統(tǒng)，具有高精度且超高幀速率，而且可以實時處理信息。該系統(tǒng)由美國Photron公司的100 萬像素、1000fps 的攝像頭、FPGA信息處理電路，以及PC組成(見圖19)。
視覺變身為聽覺和觸覺
在石井教授開發(fā)的系統(tǒng)里，如果改變FPGA 的處理內(nèi)容，并對提取的數(shù)據(jù)內(nèi)容及運算處理進行各種變換，就可以適當(dāng)改變傳感器的作用(見圖20)。例如，使用前后時序的數(shù)據(jù)，并對時間進行微分處理，就可以看見速度分布。石井教授的小組使用上述技術(shù)，可以讓機器人在幾米的近距離內(nèi)以160km/s 的速度擊球。由于可以看到以30 轉(zhuǎn)/s 的速度旋轉(zhuǎn)的球的樣子，所以可以擊打曲線球，這已經(jīng)明顯超過了人類的能力。
此外，該系統(tǒng)還可用來制造加速度傳感器與觸覺傳感器。只需再將速度分布進行微分，就可以看見加速度分布。牛頓定律F=ma 描述了加速度與力的關(guān)系。如果對列車過橋時的圖像進行速度分布微分處理，那么就可以看到力加載在橋的哪里，而且可以發(fā)現(xiàn)螺栓的松弛及龜裂等問題。
用手指彈弄某物體時，可以根據(jù)振動分布及傳遞方式了解手指的接觸位置與所彈物體的材質(zhì)等，這相當(dāng)于可以取代觸覺傳感器。
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