再谈“黑科技”
对于黑科技，行内人和行外人的【de】认知是不同的，而在行内人中，“懂了”的和“不懂”的人的认知也是不同的，“懂了”的人认为这只是一种应用，“不懂”的【de】人会认为这是一种超越时代的新技术。所以，“黑科【kē】技”就是对一些超出了现有常识认知能【néng】力或已知科技能力的【de】新型方案和技术的一种夸奖和认可。
这些年里，随着物联网跨行业化的智能演变，各【gè】种知识相互交融，火花四溅，随之而来的就是各种新技术、新应用或者新思路的不断突破，另外也随着半导体行业技术和工艺的升级换代，随着数字电子技【jì】术和模拟电子技术的【de】发展，各种的【de】不可能也逐步走向可能。而在所有的黑科技里面【miàn】，仿生学和半【bàn】导体技术相结合所【suǒ】带来的黑科技是数量相对较多的一类，比如各种传感器的应用也可以属于这个范畴。当然，传感器应用目前【qián】已经属于认知化的技术，不属于“黑科技”了。本文所展开的内容也是讨论一种仿生学方面的新应用——自由的种子。
蒲公英种子的神奇
“蒲公英的【de】花瓣落了，花托上长出了洁白的绒球。一阵阵风吹过，那可爱的绒球就变成了几十个小降落伞，在蓝天白云【yún】下随风飘荡。”这是小学语文书里面的一段话，我相信也有很多人有“一口气吹散蒲公英”的开心经历，这只是大自然里面一种植物传播种子的方法，大家知道了原由，也看到了过程，但是否有人会去寻思为什么【me】蒲公英的种【zhǒng】子可以【yǐ】长时间段悬浮到远处而不坠落呢，只是因为种子轻吗。
最近看了一个期刊，有位学校教授基于《自然》杂志上的论文“A separated vortex ring underlies the flight of the dandelion.”研究蒲公英种子的结构模型，从而模仿蒲公英种子长时间段悬浮以分散【sàn】到超广范围的【de】能力来实现环境监测的一个低功耗平台。润欣科技技术团队，作为致力于各种智能终端产品的绿色【sè】设计团队，我也特【tè】意去学习了此论文，关于蒲公英种子飞行时的神秘“涡旋环”。
研究者通过一个垂【chuí】直风洞、镭射激光和一个高速摄像机构建了一个激光多普勒实验装置，从而扑捉【zhuō】蒲公英种子在空中飞行时的状况，发现一旦蒲公英种子被风【fēng】吹离母株后就会【huì】自动调整为冠毛和体【tǐ】面平行而种子和地面垂直的状态；当空气穿过冠毛【máo】细丝【sī】后会在上方形成两个涡旋，并产生向上的拖拽力，从好保证了种子在空中飞行时的稳定性和充足的升力，使得种子可以稳定地飞的更远。同时研究人员用圆盘来【lái】模拟，在圆盘上面参考蒲公英种子一样留有很多细小间隙，然后对不同的间隙密度进行监视，发现蒲公英种子其特有的结构是产生稳定涡旋的原因，其间隙【xì】度是受到精确调控的，从而保证更有效地把种子扩散到远处。
低功耗方案的应用
大家可以发现这个带冠毛的蒲公英种子有两个点，第一个点是轻盈【yíng】，这是向下的重力【lì】部分；第二个点是细毛所组成特定间隙结构在空中飞舞时形成的涡【wō】旋，这是向上的拉力部分。这里面的向下的重力和向上的拉力是一个【gè】相对的关系，所以在智能电子产品应用上也可以从两个【gè】方向来设计，小而巧或大而有力。小而巧的设计重点在于超低功耗和环境能量的【de】利用，而大而有力的设计重点在于结构对力学的极致放大。本文将着重于小而巧的智能应用设计。
一、动力来源
如前文所述，结构所带来的【de】流体力学部【bù】分作为产品在空中悬浮并漂移的动力，但是这个动力并不能用于智能产品的电子部分的动力来源。那么，什么样的动力来源是最适合的呢？
首先，作为一个移动的智能终端产品，有线供电必然不是可【kě】用的方案。其次，通过如异型电池、纽扣电池等电池来进行供电的方法，在小而巧的方案设计里面，电【diàn】池的重量会【huì】极大程度地【dì】作用产品设计的规格，也不舒服合。所以最适合的就是绿色能源供电。
Energy Harvesting
作为绿色能源，常用的有光能、机械能、温差能、风能、射频能等，这些都是大家所【suǒ】熟悉的一些环境能，对于本文所描述的方案，光能和射频能是优选，其中光能的局限在于黑夜里使用，而作为射频能的局限在【zài】于环境中是否有射频源的存在，所以在室外白天工作的【de】优选光伏能，而在室内固定环境或者室外小范围环境下可以使用射频能。
二、主平台选择
作为一个智能小终端，主平台必须要有【yǒu】下面两个能力：一是算力，可满足平台集成和传感器采集以及简单【dān】算法等各种【zhǒng】需求；二是通信能力，以最低的功耗完成数据信息的交互和传递。
ATM3/ATM33
这是一款集合了MCU处理方式芯片和BLE通信芯片于一体的超低功耗单芯片解决方案平台，平台处理方式芯片分为16MHz主频的M0和64MHz的M33F两种，可以适应能力不同的算力需【xū】求。内嵌电源管理模块，可以直接收集各种微能量用于芯片供电，启动电压只有【yǒu】1.65v，功率为30μW，并且可以为外部设备提供服务【wù】最高1.8V的供电能力。
整个平台拥有超低的功耗数据，特别是在射频方【fāng】面拥有全球最低的功耗规格。在0dBm状况下蓝牙发射时芯片整体功耗为2.5mA@3V，接【jiē】收时为0.9mA@3V，保留内存时的【de】休眠功耗为2μA@3V，深度休【xiū】眠更是可以达到0.8μA@3V。以下是一组产品【pǐn】功耗的实测数据，其【qí】中的电流为整机电流，而不仅仅是射频部分的电流：在4dBm的蓝牙发射功率下，每间隔2秒钟在三个广播通道发送31个字节的广播数据，分别测试在3.0V、2.0V、1.8V供电下的功耗数据如下：
脑力风暴
模拟了结构，推荐了平台，接下来就是脑力风暴形成黑科技方案了。轻盈、微风下悬浮飘扬、范围广……根据这【zhè】些特征，有哪些应用呢？
一、防疫
设【shè】计产品可用于测试不同建筑模型下一些病毒可能的走向，根据射频信【xìn】号追踪位置和密集度。
二、工业防尘
设计产品可用于检测尘【chén】埃在某个地理位置的流动状况，从而用于合理计划一些工厂或【huò】存在尘粒污染的各种厂房的位置。
三、环境探测
设计产品【pǐn】可用于探测一个较【jiào】大范围内的各种环境数据，从而用于农业、水利等各方面的信息采集。
好了，更多的脑力风暴等你来和我们一起发掘。
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