Thời đại công nghiệp mới dựa trên bộ cảm biến

Ngành công nghiệp đang có một cuộc cách mạng mới nhờ vào các linh kiện và xu hướng công nghệ như bộ cảm biến, Internet of Things hay máy in 3D. Giá trị được tạo ra từ đây đạt khoảng 1,9 nghìn tỷ USD vào năm 2020.

Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất tại Anh diễn ra ở cuối thế kỷ 18 và đầu thế kỷ 19 sau đó lan tỏa ra toàn thế giới đã làm thay đổi cơ bản các điều kiện kinh tế - xã hội, văn hóa và kỹ thuật.

Vào thời điểm hiện tại, năm 2014 của thế kỉ 21 thì các công cụ sản xuất được thay đổi với hệ thống cảm biến, mạch điện tử... cho đến máy in 3D, nền tảng mã nguồn mở và dịch vụ điện toán đám mây. Chính thời điểm này hệ thông kinh doanh được tạo ra là nền tảng cho nền kinh tế sản xuất. Những ý tưởng mang tính thế hệ được lan truyền như là những bước chuyển đổi và các công ty mới được mở ra ào ạt. Thung lũng Silicon của thời đại công nghiệp này là vùng Đông Bắc nước Mỹ.

Chuyên gia bằng sáng chế có tên là James Shepard xác định rằng năm 1899, thành phố - New Britain, Connecticut - là nơi đứng đầu về thế giới sáng tạo về bình quân ý tưởng được phát hành trên đầu người. Đó là cách đây 115 năm và bây giờ một điều tương tự cũng đang diễn ra như vậy

Ở San Francisco, Jason Aramburu đang chạy chiến dịch Kickstarter cho sản phẩm của mình, hệ thống vườn thông minh Edyn. Chiến dịch đã quyên góp được hơn 262.000 USD cho đến nay. Con đường để dẫn ý tưởng của Jason đến thời đại công nghiệp mới phụ thuộc nhiều vào công nghệ Internet of Things (IoT), dịch vụ điện toán đám mây và các công cụ chế tạo.

Hệ thống vườn thông minh Edyn.

Tại Anh, Samuel Cox- người đã phát triển thiết bị được thiết kế để đo độ sâu của nước và giúp theo dõi các nước lũ trong thời gian thực. Ông đã tạo ra nó bằng cách trang bị lớp vỏ nổi tự thiết kế được tích hợp bộ vi xử lý, bộ gia tốc, cảm biến siêu âm, pin có thể sạc và công nghệ di động GSM và GPS. Nguyên mẫu của thiết bị được gọi là Flood Beacon có chi phí khoảng 700 USD.

Aramburu và Cox từng tự nghiên cứu làm thế nào để xây dựng các hệ thống này, và những gì họ đang làm được xem như đại diện cho xu hướng lớn mang tính cách mạng công nghiệp và nhận được sự chú ý của nhiều chính phủ.

Hệ thống đo nước lũ Flood Beacon.

Maker Movement chính là khởi nguồn từ việc thiết kế phần mềm, máy tính để bàn, máy cắt laser và máy in 3D đã "tạo điều kiện cho nhiều người Mỹ có thể thiết kế và xây dựng gần như bất cứ thứ gì," và "đại diện cho một cơ hội rất lớn đối với Mỹ",  Nhà Trắng đã tuyên bố trong một báo cáo vừa diễn ra gần đây khi nói về các xu hướng của công nghệ.

Tuy nhiên cơ hội phát triển này không phải dễ dàng và trước đó thì nó đã thay đổi việc sử dụng Internet of Things. Hãng nghiên cứu thị trường Gartner dự đoán rằng IoT có thể mang đến 1,9 nghìn tỷ USD giá trị kinh tế toàn cầu vào năm 2020. Thị trường này được tạo ra từ các công cụ truy cập, dịch vụ điện toán đám mây, xử lý thông tin thu thập từ các thiết bị.

Jason Aramburu đang nghiên cứu sinh thái và khoa học môi trường - cụ thể là ngành khoa học về đất tại Princeton và sau đó làm việc trong dự án nghiên cứu Smithsonian. Ý tưởng đầu tiên dành cho doanh nghiệp là loại phân bón bền vững được tài trợ từ Quỹ Bill and Melinda Gates Foundation. Làm việc với phân bón, các nhà nghiên cứu cần để xác định ảnh hưởng của loạt sản phẩm bổ sung này với nhiều điều kiện đất đai. Aramburu nhận ra cơ hội- ông bắt đầu chọn các kỹ năng cần thiết để xây dựng công cụ có thể đo lường điều kiện đất đai. Công cụ đã được sử dụng Arduino- nền tảng mã nguồn mở được sử dụng để xậy dựng các ứng dụng điện tử.

Ông là thành viên trong nhóm cắt laser và in ấn 3D của cộng đồng sáng tạoTechShop- nơi chuyên tạo ra những điều thú vị từ các ý tưởng. Nhóm của ông đã sử dụng máy in 3D MakerBot Replicator để bắt đầu tạo ra các sản phẩm của mình. Họ cũng sử dụng nền tảng bản mẫu, Electric Imp để tạo khả năng kết nối.

Máy in 3D MakerBot Replicator

Hệ thống vường thông minh Edyn có khả năng đo nhiệt độ, độ ẩm, cảm biến ánh sáng và nguồn được được tích hợp vào đầu của thiết bị đặt ngầm dưới mặt đất. Hệ thống này có máy tính điều khiển loại nhỏ sử dụng năng lượng mặt trời và hoạt động thông qua Wi-Fi. Khi các nguồn như nước,đá vôi, phân bón khi được bón cho đất thì những tác động tạo ra được đo và truyền đi bằng dòng điện. Từ dữ liệu này, mức độ phân bón, độ ẩm, và nồng độ axit trong đất có thể được xác định.

Sự xuất hiện của máy in 3D và nền tảng làm thay đổi sự phát triển của hệ thống điện tử khi kết hợp với bộ cảm biến đang dần rẻ đi. Nhiều thiết bị phần cứng có thể dễ dàng được phát triển, điều này có thể không so sánh với công nghệ phần mềm nhưng đã mang lại nhiều thay đổi trong nghành công nghiệp.

Tương tự như vậy, Cox sử dụng các công cụ phổ biến rộng rãi để thiết kế và tạo ra Flood Beacon. Ý tưởng này hiện ra khi ông phát hiện một trong những phương pháp để kiểm tra các điều kiện liên quan đến lũ lụt là chèo thuyền ra ngoài để đánh dấu để ghi lại chiều cao nước.

Flood Beacon sử dụng gia tốc kế để đo sự bất ổn mặt nước, và các biện pháp đo chiều sâu mực nước bằng cảm biến siêu âm. Các dữ liệu được gửi đến Xively- dịch vụ điện toán đám mây IoT và có thể xem trên ứng dụng điện thoại di động. Cox phải mất khoảng một tháng rưỡi để sản xuất nguyên mẫu thử nghiệm với chi phí khá rẻ khoảng 700 USD.