1980 年，一群卡耐基大學的程序員去樓下自動售貨機買冰可樂時，經常碰上缺貨或者可樂不夠涼的情況。為了能少跑幾步樓梯，這群懶癌患者把自動售貨機接入了網絡，寫了個程序來監控可樂的狀態：庫存多少，是否夠冰。這臺自動售貨機，就是物聯網應用的第一位祖先。
近 40 年過後，物聯網應用已經滲透到了生活和工業應用的方方面面，小到各類可穿戴設備，共享單車，大到工廠中運轉的機器設備、深埋地下的運輸管道，林林總總，都被納入了萬物互聯的範疇。
但如果這同時意味著要為幾十億顆傳感設備更換電池，物聯網就很容易從美好的憧憬變成一場噩夢。因此，如何降低功耗一直以來，都是物聯網競賽中的重頭戲。
上週五（7月13日）下午，由電子城集團、聯想控股主辦，聯想之星美國 Comet Labs 及創 E+ 聯合承辦的，“AI＋製造”——人工智能項目國際交流峰會在創E+酒仙橋社區舉行。
在這場匯聚國際尖端科技項目的交流峰會上，我們接觸到了一家名為 PsiKick 的物聯網初創公司，並從他們身上看到了一個不需要依賴電池的未來物聯網雛形。
接受我們專訪的是 PsiKick 的硬件工程師 Furqan Moin。
PsiKick 成立於 2012 年，是一家物聯網服務提供商。
當其他物聯網公司還在尋求低功耗解決方案，以求為電池壽命「續命」之時，PsiKick 則激進得多，他們直接「殺死」了電池，為工廠提供了一套完全無需依賴電池供電的工業級傳感器。
去掉傳感器電池為工業物聯網部署所帶來的優勢不言而喻——試想，要將零散分佈於廠房甚至幾百千米管道上的傳感器電池全部更新一遍，這幾乎是個不可能完成的任務。而 PsiKick 的核心競爭力就在於，不需要電池也就意味著不再需要人工維護成本。理論上，只要部署於理想的環境，這套傳感器終端設備就可以像「永動機」一樣，無限地工作下去。
當然，永動機是個偽命題，PsiKick 能實現電能自給自足的永久性運轉，其背後的理論支撐，是源於一套叫做 subthreshold processing「亞閾值處理」的技術。
「亞閾值處理」，名字聽上去很抽象，但其原理並非難以理解——當電路中的電源電壓低於某一閾值時，晶體管被認為是關閉的。儘管如此，實際上此時仍會有少量電流流動，把這些漏電流收集起來，就可以用來進行一些實用的操作。
這個特性從上世紀 70 年代開始，就被應用於半導體器件和集成電路方面的研究中，一些早期的電子錶也採用了亞閾值電路，以求節省能耗，高效地利用電池。但奈何當時人們追求的是芯片的速度和性能提升，能耗則並非電路設計考慮的優先重點。因此，在很長一段時間內，「亞閾值邏輯」並未得到廣泛的應用。
直到萬物互聯對傳感終端的大規模部署提出需求——「亞閾值處理」收集的電流雖然微弱，不足以支撐手機芯片或是高強圖像、數據處理，但用在僅需幾十兆赫茲電流就能運行的物聯網傳感器上，已經足夠了——PsiKick 傳感器中的系統芯片（SoC）正式基於這一理論的實踐。據 Furqan 介紹，PsiKick 傳感器的功耗僅為傳統設備的千分之一，卻能實現同等強大的功能。
解決了低功耗的問題，但物聯網節點仍然需要一部分電流來維持工作。在沒有電池供電的情況下，所需要的這些能源從何而來呢？
這也是 PsiKick 之於物聯網真正的變革所在。他們將 energy harvesting 「能量採集」技術集成於電路芯片之上，這樣，傳感器就能通過攝取周圍環境中的能量，將其轉換成為電能，以供物聯網數據終端工作使用，從而實現物聯網數據終端的能量自給，解決其能量再生問題。
現有技術條件下，能夠實現的「能量採集」渠道主要有幾種：震動能、光能、熱能和射頻能。Furqan 表示，PsiKick 目前使用最廣泛的是光能和熱能，未來還將增加震動、無線電頻率等更多能量來源，以適應更加複雜的部署環境要求。
對於這套能量採集系統，一個相對容易理解的例子，就是光能，包含室內的燈照光線和室外的太陽能，這也可以說是目前應用最為成熟的能量獲取系統。一般而言，芯片在室內光線的照射下能提供 nW（納瓦）等的功率輸出；而在強光下則能提升至 uW（微瓦） 級。這對於僅需 20 uW 即可正常工作的 PsiKick 傳感器而言，已經綽綽有餘。
各種能量採集渠道各有千秋。比如，光能勝在成本低、電能轉化效率高，但對於一些戶外場景而言，光線不可能隨時隨地存在。因此，針對環境中的能源特點，來對症選擇最有效的能量採集方式也很重要。
蒸汽管道洩漏監測是 PsiKick 目前最廣泛的落地應用場景。這些管道通常分佈在無法得到 24 小時光照的戶外，甚至深埋於地下。結合管道表面的高溫特性，PsiKick 採用了另一套能量收集系統——熱能。蒸汽管道表面溫度動輒高達幾百攝氏度，此時，管道表面與周圍環境的溫度差異就可以被轉化為電勢。這樣一來，熱源中的廢熱也得以充分利用，直接為物聯網數據終端提供能量。
低功耗數字和射頻電路，加上能源採集技術，就構成了 PsiKick 的「永動機」傳感器。
事實上，自從上世紀 80 年代以來，除了逐步降低的功耗外，物聯網行業的大局基本沒有太多突破性的變革。其中一項重要的制約因素，便是電池技術。
現在的物聯網傳感模塊都要名片盒大小，其中芯片可能只佔指甲蓋的面積，其餘位置則幾乎都被電池所佔據。尺寸很難做小，是由於通訊基站的需要覆蓋儘可能大的面積，傳感器與基站的部署距離相隔幾千、甚至幾十千米，這就對物聯網模塊的射頻發射功率有了很高的要求，因此需要配合較高容量的電池才能工作。
去掉電池，就賦予了 PsiKick 在傳感器尺寸上巨大的提升空間。他們希望在接下來的幾代產品中，逐步融入柔性電路板技術，最終能將傳感器的尺寸縮小到一張郵票的大小。
不過，在採訪中我們也發現，雖然 PsiKick 所描繪的技術未來無比令人興奮，但其中的缺陷也不容忽視。
首先，在去掉電池的同時，PsiKick 也剝奪了物聯網模塊間的通訊距離。據科技MIX記者瞭解，以北京升哲為例，一些國內主流物聯網廠商所研發的通訊基站，其覆蓋面積已能達到 3-10 km 的範圍。而相比之下，PsiKick 基站與傳感器之間的通訊距離最遠不能超過 25m，下一代也僅能升級為 300m。即使對於室內的工業場景，這個傳輸距離也只能說是捉襟見肘。
另外，Furqan 也坦言，從目前的發展水平來看，PsiKick 這套不使用電池的物聯網傳感方案還嚴重受制於環境條件。如果遇到一些無法獲取光能、熱能的極端場景，PsiKick 尚無法完全取代傳統的電池傳感器。
只要能夠解決這些問題，PsiKick 依舊擁有無窮的想象空間。從 B 端的工業設施監控、精準農業、生物傳感、醫療保健，到 C 端的可穿戴設備、智能家居等等，它幾乎適用於物聯網上的任何應用場景。
雖然 PsiKick 的核心技術在於其具備「能量採集」功能的低功耗傳感器芯片，但 Furqan 說他們從來不將自己定義為一家單純的硬件廠商。在市場策略方面，PsiKick 選擇了「賣服務送硬件」的模式。他們已經搭建了一整套從終端設備到雲的服務架構，擁有自主研發的低功耗傳輸協議 PsiFi。
不單獨出售芯片，一方面是出於營銷考慮，但從另外一個側面，我們或許也能得出這樣的結論——PsiKick 的全部核心技術全部在於這一張小小的芯片，其技術壁壘可能尚不足夠厚實。如果芯片技術被其他廠商取得，搭建出一套類似的服務體系，可能只是時間問題。
況且，PsiKick 也並非無電池傳感領域唯一的公司，例如位於美國密歇根州的 Bellutech，來自比利時的 IMEC 都在參與這一領域的競爭。
儘管如此，對於許久未找到真正「興奮點」的物聯網領域而言，PsiKick 已經提供了一個不錯的新開端。
PsiKick 的最近一筆融資是在 2015 年 12 月，他們拿到了由 Osaro University Partners 領投的 1650 萬美元的 B 輪融資。
在會議結束後，有數家在場的中國企業找到了 Furqan，當場詢問關於 PsiKick 產品服務的具體細節，並對合作表現出了強烈興趣。
這是 Furqan 的第一次中國之旅。在來北京之前，他們已經在主辦方電子城集團的安排下，對深圳的幾家創業企業和供應鏈廠商進行了近一週的考察。
在被問到是否有意向進入中國市場時，Furqan 回答道：「Why not? 如果能夠在中國生產銷售 PsiKick 的傳感器，將會幫助他們解決鉅額的成本問題。」
至此，科技MIX已經帶來了本次峰會上兩家企業的報道。另外一家與我們對話的公司是致力於用人工智能與物聯網技術賦能老舊工業設備的 ArchSystems~ 歡迎大家持續關注。
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