Bagaimana sensor ultrasonik akan mengubah dunia dalam 50 tahun ke depan

Sejak lahirnya sensor, sensor ultrasonik telah menjadi infrastruktur terpenting dalam masyarakat digital karena dapat membantu manusia mengubah informasi yang tadinya tidak diketahui dan sulit dinilai menjadi data yang mudah diakses dan lebih akurat. Pada tahun 2011, pendiri dan pemodal ventura Netscape, mengemukakan pandangan yang sangat kreatif dan sudah terwujud: 'Perangkat lunak memakan dunia.' Hingga hari ini, jika Anda mengganti 'perangkat lunak' dengan 'sensor ultrasonik' dalam sebuah kalimat, argumen yang sama berlaku.

Dari ponsel pintar hingga perangkat suara pintar, dari platform energi hingga peralatan industri, sensor secara alami'tersedia' sebagai organ tambahan yang menghubungkan manusia dengan mesin, manusia itu sendiri, dan lingkungan alam. Dengan berkembangnya sensor dan teknologi perangkat keras dan perangkat lunak terkait seperti penyimpanan data, penyimpanan energi, material baru, dan infrastruktur jaringan, serta penurunan biaya yang terus-menerus, skenario aplikasi transduser aliran ultrasonik akan menjadi semakin melimpah.

Diperkirakan pada tahun 2020, akan ada 300 miliar sensor dalam kehidupan kita sehari-hari di seluruh dunia, ukuran pasar akan mencapai 10,5 miliar dolar AS, dan ukuran pasar sensor fleksibel yang dapat dicetak akan mencapai 7,3 miliar dolar AS.

Lantas, apa saja kegunaan sensor ultrasonik saat ini? Di masa depan, dan bahkan dalam 50 tahun ke depan, evolusi seperti apa yang akan dialami sensor dan bagaimana sensor akan mengubah dunia?

1. Sensor ada dimana-mana saat ini

Dari barang elektronik konsumen hingga pertanian, dari transportasi hingga medis, dari energi hingga ruang angkasa, dari industri hingga manajemen kota, sensor telah terintegrasi secara mendalam ke dalam produksi dan kehidupan manusia.

1. Elektronik konsumen

Di bidang elektronik konsumen, seiring dengan semakin meningkatnya kebutuhan fungsional manusia, kebutuhan fungsionalnya semakin meningkat sensor transduser ultrasonik khusus diintegrasikan ke dalam berbagai produk. Misalnya saja sebuah ponsel pintar yang dilengkapi lebih dari sepuluh sensor seperti sensor cahaya, sensor jarak, sensor gravitasi, giroskop, GPS, sensor sidik jari dan lain sebagainya.

2. Pertanian

Di bidang pertanian, melalui sensor ultrasonik yang dipasang pada hewan atau bangunan peternakan, kita dapat memantau kesehatan hewan dan berbagai risikonya secara real time untuk meminimalkan penyakit dan kematian hewan, serta meningkatkan produktivitas dan kesuburan. Melalui sensor di lapangan, kita dapat memahami data cuaca dan tanah secara akurat sehingga dapat menentukan waktu terbaik untuk menanam, mengairi, memupuk, dan memanen.

3. Arsitektur

Di gedung-gedung cerdas, sensor ultrasonik dapat memantau kualitas udara, intensitas cahaya, konsentrasi asap, perubahan suhu, dan data lain di dalam gedung secara real-time, memungkinkan kita mengelola kualitas udara dalam ruangan dengan lebih baik, mengurangi konsumsi energi, dan meningkatkan lingkungan hidup dan kerja.

4. Kesehatan

Dalam bidang kesehatan, sensor ultrasonik dapat digunakan untuk pengelolaan obat-obatan dan gaya hidup pasien penyakit kronis seperti diabetes dan tekanan darah tinggi. Ini juga dapat membantu anak-anak atau pengasuh untuk memantau lansia dengan penyakit Alzheimer dan penyakit lainnya secara real time. Bila ditemukan kelainan, Anda dapat segera mencari pertolongan medis atau menghubungi layanan darurat.

Melalui sensor ultrasonik, dokter dapat memantau detak jantung pasien, tekanan darah, gula darah, elektrokardiogram, dan indikator kesehatan lainnya dari jarak jauh, dan dapat meminum pil elektronik untuk memahami pengobatan dan pengobatan pasien, serta memberikan nasihat tepat waktu. Secara umum, sensor dapat mengurangi biaya rumah sakit, meningkatkan kualitas medis, dan mengurangi frekuensi biaya masuk darurat dan biaya rawat inap yang mahal.

5. Pengelolaan kota

Untuk departemen manajemen kota, sensor ultrasonik dapat membantu manajer untuk memahami pengoperasian jalur dan peralatan bawah tanah seperti gas, listrik, air, limbah, dll. Mereka dapat memantau arus kendaraan jalan raya dan pejalan kaki secara real time, dan menyesuaikan strategi transportasi tepat waktu untuk mengurangi kemacetan lalu lintas; Anda dapat mengetahui di mana pengemudi mobil mempunyai tempat parkir gratis untuk menghindari pemborosan waktu dan mengurangi emisi karbon; mereka bahkan dapat mendeteksi dan melacak wabah dan penyebaran penyakit.

6. Bidang lainnya

Tanpa sensor ultrasonik, tidak akan ada Internet of Things dan Industri 4.0. Di bidang industri, energi, militer, dll., sensor dapat mencapai pemeliharaan peralatan yang prediktif. Dengan menganalisis data yang dikumpulkan oleh sensor ultrasonik, mereka dapat merespons potensi masalah, sehingga meminimalkan biaya penghentian peralatan.

Kedua, masa depan yang lebih cerah

Di masa depan, sensor ultrasonik akan menjadi lebih kecil, lebih murah, lebih akurat, lebih fleksibel, lebih hemat energi, dan lebih ramah lingkungan, mampu mengumpulkan lebih banyak jenis data dan mengintegrasikan lebih banyak teknologi baru.

1. Lebih kecil dan lebih murah

Dengan penerapan berbagai platform baru dan material baru, produsen dapat memproduksi sensor ultrasonik yang lebih kecil dengan kinerja setinggi komponen elektronik tingkat milimeter dan tingkat gelombang mikro, dan dengan penerapan silikon yang lebih sedikit, biayanya akan berkurang secara signifikan. Pada saat yang sama, platform baru ini juga akan mengurangi biaya desain, pengembangan, dan produksi sensor. Dalam jangka panjang, sensor ultrasonik yang dapat mengkalibrasi sendiri sangat hemat biaya. Melalui kalibrasi otomatis, jumlah dan waktu pemeliharaan sensor dapat dikurangi, dan biaya pemeliharaan dapat dikurangi secara signifikan. Selain itu, sensor self-healing akan memiliki jangkauan aplikasi yang lebih luas dan biaya perawatan yang lebih rendah, terutama jika terjadi berbagai bencana dan risiko.

2. Akurasi lebih tinggi

Saat ini, penelitian penginderaan spektrum kooperatif multisaluran masih dalam tahap awal. Di masa depan, setelah teknologinya matang, teknologi ini akan memberikan data pemantauan yang lebih akurat dibandingkan sensor saluran tunggal saat ini.

Sensor ultrasonik yang lebih akurat, andal, dan dapat direproduksi akan memiliki lebih banyak skenario penerapan pada peralatan medis dan bidang lainnya, dan fungsi yang dicapai juga lebih kuat.

3. Lebih fleksibel dan fleksibel

Sensor fleksibel merupakan arah penting untuk pengembangan sensor masa depan. Saat ini, sensor cahaya fleksibel, sensor PH, sensor ion dan biosensor masih dalam tahap pengembangan awal. Di masa depan, sensor fleksibel ini akan memiliki aplikasi yang lebih inovatif, seperti kulit buatan, sensor yang dapat dikenakan, dan penginderaan gerak mikro.

Melalui teknologi microwire dan medan magnet, sensor ultrasonik dapat menjadi ramping seperti rambut dan elastis, tanpa catu daya, yang dapat mengukur suhu, tekanan, ketegangan, tegangan, torsi, dan posisi tanpa kontak.

4. Persepsi yang lebih baik dan lebih banyak data

Sensor masa depan akan lebih efektif meniru indera manusia untuk mendeteksi, memproses, dan menganalisis sinyal kompleks, seperti bahaya biologis, bau, tekanan material, patogen, dan korosi. Misalnya, sensor ultrasonik canggih ini tidak hanya dapat merasakan sejumlah besar analit tunggal (seperti karbon dioksida), namun juga menguraikan setiap komponen bau. Selain itu, debu cerdas adalah sensor mikroskopis yang digerakkan oleh getaran, yang dapat memantau berbagai situasi seperti medan perang, gedung bertingkat, atau arteri yang tersumbat.

5. Lebih banyak aplikasi medis

Saat ini, banyak sensor yang berhubungan dengan kesehatan terutama digunakan di bidang hiburan dan gaya hidup, dan fungsinya tidak dapat memenuhi persyaratan tingkat medis. Di masa depan, lebih banyak sensor tingkat medis akan melewati persetujuan peraturan yang ketat dan mewujudkan aplikasi medis.

Dengan miniaturisasi sistem laboratorium, pengembangan teknologi baru untuk persepsi biohazard akan dipercepat, dan sensor ultrasonik akan menjadi perangkat kelas medis dibandingkan penggunaan sederhana dalam kehidupan dan hiburan. Tes kesehatan akan lebih mudah. Satu instrumen pengujian dapat menganalisis lebih banyak zat dan mengurangi kebutuhan sampel pengujian. Misalnya saja tes kesehatan yang bisa dilakukan melalui cairan tubuh seperti keringat dan air mata.

Pil yang dapat ditelan merupakan aplikasi miniaturisasi sistem laboratorium. Misalnya, banyak perusahaan rintisan teknologi kesehatan yang menggunakan sensor untuk menggantikan endoskopi tradisional guna mengurangi rasa sakit pasien. Ada juga beberapa pil yang dapat ditelan atau ditanamkan yang dikembangkan oleh perusahaan teknologi yang dapat dimasukkan terus menerus ke dalam tubuh dalam waktu yang lama, sehingga memudahkan perawatan pasien sehari-hari.

6. Lebih hemat energi

Saat ini, sebagian besar sensor ultrasonik tidak terlalu hemat energi karena selalu menyala. Di masa depan, sensor akan menjadi lebih pintar dan didorong oleh kondisi tertentu, dan hanya dapat diaktifkan ketika kondisi tertentu tercapai, dan ketika dalam mode standby, hampir tidak ada konsumsi daya.

Selain itu, sensor ultrasonik juga dapat memperoleh energi dari lingkungan sekitar untuk mencapai pengoperasian yang lebih lama. Misalnya olahraga, tekanan, cahaya, atau perbedaan panas tubuh pasien dengan udara sekitar dapat menjadi sumber energi sensor.

7. Lebih ramah lingkungan

Di masa depan, sensor ultrasonik yang ramah lingkungan dan dapat terurai secara hayati akan menjadi semakin populer. Misalnya, sensor ultrasonik dapat berupa baterai berbasis kertas yang digerakkan oleh bakteri dan dapat terurai. Sensor ultrasonik tersebut dapat digunakan di berbagai bidang seperti pengelolaan lahan pertanian, pemantauan lingkungan, pemantauan sirkulasi makanan, atau pengujian kesehatan tanpa mencemari lingkungan.

8. Kompleksitas yang lebih tinggi dan kompatibilitas yang lebih baik

Dengan mengkoordinasikan pekerjaan, maka sensor transduser ultrasonik akan mendapatkan kompleksitas tambahan. Cluster sensor dapat mengoordinasikan kerja antar sensor dengan lebih baik serta menentukan konten dan lokasi kerja melalui sistem pembelajaran otonom. Selain itu, adopsi berbagai teknologi baru juga akan membuat sensor ultrasonik semakin beragam. Misalnya, melalui teknologi laser, sensor ultrasonik dapat mengidentifikasi komposisi material melalui spektrum unik material; sensor waktu penerbangan dapat mengukur jarak antara dua objek melalui pulsa cahaya inframerah; terbuat dari bahan pzt seperti kristal piezo, keramik khusus, tulang, DNA, protein, dll. Sensor piezo dapat merespons tekanan eksternal dan panas laten dengan lebih baik.

Di masa depan, kemajuan berbagai ilmu dasar akan semakin mendorong pesatnya evolusi teknologi sensor. Sensor ultrasonik akan menjadi lebih kecil dan ramah pengguna, dan interaksi manusia-komputer akan lebih ramah; pada saat yang sama, mereka akan menjadi lebih tidak terlihat dan kurang terlihat. Karena sensor ultrasonik semakin terintegrasi ke dalam kehidupan kita sehari-hari, serta integrasi dengan teknologi baru seperti AI, di masa depan dunia yang saling terhubung dan otomatis, sensor ultrasonik akan membuat hidup kita lebih baik.