10 Công Nghệ Cảm Biến Tạo Nên Làn Sóng Lớn vào Năm 2025

Adam J. Fleischer
|  Created: Tháng Mười Một 18, 2024
Công nghệ Cảm biến

Cuộc cách mạng cảm biến không chỉ gõ cửa chúng ta – nó đã chọn khóa và tự làm chủ tại nhà. Các thiết bị IoT đang nhân lên như thỏ, AI ngày càng thông minh hơn từng phút, và sự thúc đẩy cho sự bền vững đang thay đổi cách chúng ta tiếp cận thiết kế điện tử. Những lực lượng này đang hội tụ để tạo ra một làn sóng đổi mới cảm biến khổng lồ.

Quá khứ, khi cảm biến chỉ là những thiết bị nhập đơn giản, đã qua. Ngày nay, chúng là đôi mắt, tai và hệ thần kinh của thế giới ngày càng kết nối của chúng ta. Là một kỹ sư điện tử hoặc nhà thiết kế, bạn đang đứng trước mặt trận của một cuộc cách mạng cảm biến hứa hẹn sẽ giải phóng thế hệ tiếp theo của đổi mới điện tử. 

Cảm Nhận Tương Lai

Chúng ta đang sống trong một thế giới nơi xe hơi có thể nhìn thấy tốt hơn con người, đồng hồ của bạn biết bạn đang bị bệnh trước khi bạn biết, và các nhà máy có thể dự đoán và ngăn chặn sự cố trước khi chúng xảy ra. Từ xe tự lái đến chăm sóc sức khỏe cá nhân, cảm biến đang thúc đẩy đổi mới trong các lĩnh vực. Việc đi trước trong công nghệ cảm biến là thiết yếu cho những ai muốn thành công trong ngành công nghiệp đang thay đổi nhanh chóng của chúng ta.

Với điều đó trong tâm trí, hãy cùng xem xét mười loại cảm biến sẽ tạo nên làn sóng vào năm 2025:

1. Cảm biến hình ảnh tăng cường bằng AI: Đôi mắt không bao giờ chớp

Nhớ lại khi máy ảnh chỉ chụp hình? Những ngày đó đã qua rồi. Cảm biến hình ảnh tăng cường bằng AI giống như việc trao cho máy móc đôi mắt – đôi mắt không bao giờ chớp, không bao giờ mệt mỏi và có thể nhìn thấy những thứ con người không thể. Những cảm biến này kết hợp hình ảnh độ phân giải cao với xử lý AI trên chip để kích hoạt các khả năng như nhận dạng đối tượng thời gian thực và phân tích khuôn mặt. Có thể sớm thôi chúng còn có thể phát hiện cảm xúc. 

Cảm biến hình ảnh tăng cường bằng AI đang được sử dụng trong một loạt các ứng dụng, từ xe tự hành có thể điều hướng trong môi trường đô thị phức tạp đến hệ thống an ninh có thể phát hiện các mối đe dọa tiềm ẩn khi chúng xuất hiện. Ví dụ, Cảm biến Samsung ISOCELL có độ phân giải cao và xử lý hình ảnh tiên tiến để cung cấp chất lượng hình ảnh nâng cao và các khả năng như nhận dạng khuôn mặt.

Car sensors

2. Cảm biến Lượng tử: Bữa tiệc cảm biến siêu vi

Nếu như cảm biến hình ảnh tăng cường bằng AI giống như việc trao cho máy móc đôi mắt, thì cảm biến lượng tử giống như việc trao cho chúng một giác quan thứ sáu. Những thiết bị làm đảo lộn trí óc này tận dụng các nguyên tắc kỳ lạ của cơ học lượng tử để đạt được mức độ nhạy và chính xác chưa từng có. Những cảm biến này rất nhạy cảm đến mức chúng có thể phát hiện một photon duy nhất hoặc đo lường sự thay đổi trong trường từ của Trái Đất với độ chính xác cao. 

Các cảm biến lượng tử sẽ tạo ra ảnh hưởng lớn trong các lĩnh vực như giám sát biến đổi khí hậu, điều hướng trong môi trường không có GPS và nghiên cứu khoa học tiên tiến. Sản phẩm như nền tảng cảm biến lõi lượng tử từ Infleqtion (trước đây là ColdQuanta) làm cho những đột phá này trở nên khả thi. Nền tảng này sử dụng công nghệ nguyên tử lạnh để kích hoạt các ứng dụng cảm biến lượng tử khác nhau, bao gồm đồng hồ nguyên tử chính xác cao và gravimeter lượng tử. 

3. Cảm Biến Neuromorphic: Dạy Cảm Biến Cũ Những Mẹo Mới

Các cảm biến neuromorphic là những bộ óc thông minh của thế giới cảm biến. Được thiết kế để mô phỏng cấu trúc và chức năng của các mạng nơ-ron sinh học, những cảm biến này xử lý thông tin theo cách giống hệt như não bộ con người. Kết quả? Các cảm biến có khả năng học hỏi, thích nghi và đưa ra quyết định ngay lập tức. 

Các cảm biến neuromorphic dự kiến sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng trong các hệ thống AI tiên tiến, có khả năng kích hoạt việc xử lý dữ liệu hiệu quả và thông minh hơn tại biên. Mặc dù không hoàn toàn là một cảm biến, chip xử lý mạng nơ-ron Akida của BrainChip có thể được tích hợp với các cảm biến khác nhau để kích hoạt việc xử lý dữ liệu cảm biến theo cách neuromorphic.

4. Cảm Biến MEMS Nâng Cao: Những Titan Tí Hon của Cảm Biến

Các cảm biến Hệ thống Điện tử Vi cơ (MEMS) đã xuất hiện từ một thời gian, nhưng chúng sắp được nâng cấp nghiêm túc. Vào năm 2025, chúng ta mong đợi sẽ thấy các cảm biến MEMS nhỏ hơn, chính xác hơn và có khả năng đo lường một phạm vi rộng lớn hơn các hiện tượng vật lý. 

Những gã khổng lồ tí hon này sẽ kích hoạt các thiết bị IoT thế hệ tiếp theo, từ các cảm biến gia tốc siêu nhạy có thể phát hiện những chuyển động nhỏ nhất đến các máy quang phổ mini có thể phân tích thành phần hóa học. Cảm biến IMU hiệu suất cao BMI270 của Bosch, chẳng hạn, kết hợp một cảm biến gia tốc MEMS và một con quay hồi chuyển MEMS trong một gói nhỏ gọn, làm cho nó lý tưởng cho các thiết bị đeo và thiết bị IoT.

5. Cảm biến Graphene: Vật liệu Kỳ diệu Tái Xuất

Graphene, đôi khi được gọi là vật liệu kỳ diệu của thế kỷ 21, sẽ tạo ra một sự bùng nổ lớn trong thế giới cảm biến. Nhờ vào các tính chất độc đáo của nó – sức mạnh kinh ngạc, tính linh hoạt và dẫn điện – cảm biến dựa trên graphene có thể phát hiện mọi thứ từ phân tử khí đến biomolecules với độ nhạy chưa từng có. 

Cảm biến graphene có khả năng trở nên có ảnh hưởng trong các ứng dụng từ khoa học môi trường đến chẩn đoán y khoa. Graphenea là một trong những nhà lãnh đạo trong lĩnh vực này với Cảm biến Transistor Hiệu ứng Trường Graphene (GFET) mang lại độ nhạy cao cho các ứng dụng cảm biến khí và cảm biến sinh học.

6. Cảm biến Sinh học phân hủy: Cảm biến với Lương tâm

Khi sự thúc đẩy cho bền vững ngày càng tăng, cảm biến sinh học phân hủy đang nhận được nhiều sự chú ý. Những cảm biến thân thiện với môi trường này được thiết kế để tự phân hủy một cách tự nhiên sau khi hết hạn sử dụng, giảm lượng rác thải điện tử và tác động môi trường. Trong những năm tới, chúng ta sẽ thấy cảm biến sinh học phân hủy được sử dụng trong nông nghiệp, giám sát môi trường và cấy ghép y khoa ngắn hạn. 

Nhóm Nghiên cứu Rogers tại Đại học Northwestern là một nhà lãnh đạo trong lĩnh vực này. Nhóm nghiên cứu tập trung vào phát triển điện tử chuyển tiếp, bao gồm cảm biến sinh học phân hủy được thiết kế cho các ứng dụng y khoa. Mặc dù chưa cung cấp sản phẩm thương mại, nhóm cảm biến sinh học phân hủy của nhóm đang ở tiền tuyến của lĩnh vực mới nổi này.

7. Cảm biến Terahertz: Nhìn Xuyên qua cái Không thấy

Cảm biến Terahertz hoạt động ở điểm lý tưởng giữa sóng vi ba và ánh sáng hồng ngoại, cho phép chúng "nhìn" xuyên qua các vật liệu không trong suốt với ánh sáng nhìn thấy được. Chúng sẽ thay đổi các lĩnh vực như kiểm tra không phá hủy, sàng lọc an ninh và hình ảnh y tế. Cảm biến Terahertz sẽ có khả năng phát hiện các khuyết tật ẩn trong vật liệu, phát hiện vũ khí bí mật và thậm chí chẩn đoán ung thư da. Nó giống như việc trao cho cảm biến của bạn khả năng nhìn xuyên xạ.

Một ví dụ là camera hình ảnh terahertz của TeraSense, cung cấp hình ảnh độ phân giải cao cho kiểm tra không phá hủy và ứng dụng an ninh.

8. Cảm biến Hình ảnh Hyperspectral: Một Cầu Vồng của Khả Năng

Nếu như máy ảnh thông thường ghi lại thế giới bằng ba màu, thì cảm biến hình ảnh hyperspectral ghi lại nó bằng hàng trăm màu. Các cảm biến này có thể phát hiện và phân tích ánh sáng trên một phạm vi rộng của quang phổ điện từ, tiết lộ thông tin không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Chúng ta đang bắt đầu thấy ảnh hưởng của cảm biến hyperspectral đối với các ngành công nghiệp, từ nông nghiệp đến khoáng vật học. Chúng sẽ giúp nông dân tối ưu hóa sản lượng cây trồng, cho phép quá trình tái chế hiệu quả hơn và thậm chí hỗ trợ trong việc tìm kiếm các mỏ khoáng sản mới. 

Ví dụ, máy ảnh quang phổ HySpex SWIR-384 có tính năng cảm biến MCT tiên tiến có thể được làm mát để tăng cường hiệu suất. Nó phù hợp cho việc chụp ảnh quang phổ chất lượng cao cho các ứng dụng cảm biến từ xa và kiểm tra công nghiệp.

9. Cảm biến Mềm và Co Giãn: Linh Hoạt Là Xu Hướng Mới

Cảm biến cứng đã trở nên lỗi thời từ thế kỷ 20. Giống như sự xuất hiện của các kết nối linh hoạt, tương lai thuộc về các cảm biến mềm và có thể co giãn, có thể ôm sát các bề mặt cong và chịu được biến dạng. Những thành phần linh hoạt này đang mở ra những khả năng mới trong công nghệ đeo được, robot và giao diện người-máy. Các cảm biến mềm đang được tích hợp vào quần áo, áp dụng trực tiếp lên da để theo dõi sức khỏe, và được kết hợp vào robot mềm. 

Các cảm biến dựa trên vải có khả năng cảm ứng của StretchSense đang nhận được sự chú ý trong lĩnh vực này. Chúng có thể được tích hợp vào găng tay và quần áo cho các ứng dụng thu nhận chuyển động và đeo được.

10. Cảm biến Mạch Tích hợp Photonic: Cảm biến Tốc độ Ánh sáng

Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, cảm biến Mạch Tích hợp Quang học (PIC) sẽ tỏa sáng rực rỡ trong những năm tới. Những cảm biến này sử dụng ánh sáng thay vì điện để phát hiện và đo lường các hiện tượng khác nhau, mang lại lợi ích về tốc độ, độ nhạy và hiệu quả năng lượng. Cảm biến PIC được sử dụng trong truyền thông dữ liệu tốc độ cao, hệ thống LiDAR cho xe tự hành, và thậm chí là tính toán lượng tử. Đó giống như việc nâng cấp cảm biến của bạn từ một modem quay số lên kết nối quang học.

Dù không phải là một cảm biến cụ thể, Mạch Tích hợp Quang học của Infinera cho phép các ứng dụng cảm biến khác nhau trong truyền thông quang và các lĩnh vực khác.

Experiment with lens device in optical laboratory

Vượt qua Thách thức: Không Phải Lúc Nào Cũng Suôn Sẻ

Việc triển khai những cảm biến tiên tiến này không phải không gặp thách thức. Các vấn đề về tích hợp, mối quan tâm về tiêu thụ năng lượng, và các điểm nghẽn trong xử lý dữ liệu là một số rào cản mà kỹ sư cần vượt qua. Chìa khóa để vượt qua những thách thức này nằm ở thiết kế hệ thống toàn diện, kỹ thuật quản lý năng lượng tiên tiến, và giải pháp tính toán biên phức tạp. 

Cuộc Cách mạng Cảm biến Đã Đến: Bạn Đã Sẵn Sàng Chưa?

Các công nghệ cảm biến mới đang sẵn sàng để biến đổi các ngành công nghiệp, kích hoạt các ứng dụng mới và thay đổi cách chúng ta tương tác với thế giới xung quanh. Là các kỹ sư và nhà thiết kế điện tử, chúng ta có đặc quyền và trách nhiệm khai thác những công nghệ này vì lợi ích của mọi người. Vậy, hãy lăn xả vào công việc. Cuộc cách mạng cảm biến đã đến, và đã đến lúc phải hiểu rõ về tất cả.

About Author

About Author

Adam Fleischer is a principal at etimes.com, a technology marketing consultancy that works with technology leaders – like Microsoft, SAP, IBM, and Arrow Electronics – as well as with small high-growth companies. Adam has been a tech geek since programming a lunar landing game on a DEC mainframe as a kid. Adam founded and for a decade acted as CEO of E.ON Interactive, a boutique award-winning creative interactive design agency in Silicon Valley. He holds an MBA from Stanford’s Graduate School of Business and a B.A. from Columbia University. Adam also has a background in performance magic and is currently on the executive team organizing an international conference on how performance magic inspires creativity in technology and science. 

Related Resources

Back to Home
Thank you, you are now subscribed to updates.