1968年，費加羅公司創(chuàng)始人田口尚義利用半導體技術研發(fā)出了第一款半導體式氣體傳感器，應用于可燃性氣體和還原性氣體的泄漏報警器。可以說，這是氣體傳感器在監(jiān)測有毒、危險氣體泄漏的應用形態(tài)。同時，半導體氣體傳感器也是迄今為止，全球產(chǎn)量最大、普及最廣的氣體傳感器之一。

直到現(xiàn)在，大量的物聯(lián)網(wǎng)應用場景催化下，氣體傳感器迎來了智能化升級，以及大規(guī)模的應用，以及種類的拓展。

有害、有毒氣體監(jiān)測一馬當先，金礦山鮮有問津

從誕生至今，目前市場上絕大部分的氣體傳感器主要應用都集中在有害、有毒氣體監(jiān)測，其中，氣體傳感器主要應用在石化工業(yè)中的二氧化碳傳感器、氨氣傳感器、一氧化氮傳感器等都能用在檢測二氧化碳、氨氣、氯氣等有害氣體、半導體和微電子工業(yè)的有機溶劑和磷烷等劇毒氣體。民用的住房、大樓、會議室和公共娛樂場所用二氧化碳傳感器、煙霧傳感器、臭氧傳感等。

在物聯(lián)網(wǎng)領域的驅動下，這些氣體傳感器結合各類通信技術、AI技術的技術加持，使得這些原本在石油、化工、鋼鐵、冶金、礦山、環(huán)保、市政、醫(yī)療、食品安全等領域的氣體傳感器應用面快速橫向發(fā)展。所以近些年來，我們可以看到氣體傳感器在智能家居、可穿戴設備、智能移動終端等領域的應用需求迅速增長。

根據(jù)法國市場研究公司Yole Développement預測，2021年全球氣體傳感器市場規(guī)模將達到9.2億美元。其中由于終端消費市場的增長影響，2020年的氣體傳感器實際需求將達到3.5億顆。

當然，在未來很長一段時間內，伴隨著著智慧城市、環(huán)境監(jiān)測等物聯(lián)網(wǎng)應用領域的場景多樣化、需求增加，未來，有害有毒氣體監(jiān)測的氣體傳感器依舊有很大的增長空間。

綜上，根據(jù)對于目前市場應用的觀測，我們大致將氣體傳感器市場歸結為以下6大細分市場：

消費類市場：主要集中在消費終端產(chǎn)品中，包括智能家居、可穿戴設備和智能手機。

環(huán)境監(jiān)測市場：用于監(jiān)測空氣質量和污染情況的氣體傳感器。

暖通空調市場：用于室內/車內空氣質量監(jiān)測的氣體傳感器。

交通運輸市場：用于汽車尾氣測量或重型車輛發(fā)動機控制的氣體傳感器。

醫(yī)療市場：在治療護理時，用于呼吸分析的氣體傳感器，例如呼吸機。

國防和工業(yè)安全市場：在工業(yè)和國防領域，生產(chǎn)制造過程所產(chǎn)生的有害氣體監(jiān)測。

但是，可以發(fā)現(xiàn)無論是傳統(tǒng)工業(yè)還是物聯(lián)網(wǎng)所使用的氣體傳感器，應用場景大多局限于有害、有毒氣體，或許這是一個片面的歸納。作為氣體的感官體驗，嗅覺體驗的市場待開發(fā)的前景不容小視。

"難啃"的嗅覺市場藏著一座金礦山

傳感器有一個外號，叫做"電五官"，從人類的感官體系而來。對應的，例如，視覺傳感器對應的是人眼視覺，壓力傳感器對應人的皮膚觸覺等等。橫向對比來看，無論聽覺、視覺、觸覺所涉及到的壓力、圖像、麥克風傳感器在近幾十年技術都獲得了長足的進步。在人機交互領域，這些傳感器也得到了大量的應用。

但是，我們發(fā)現(xiàn)在嗅覺也就是對應人鼻這一塊的氣體傳感器應用進程顯得十分緩慢。其中最大的原因就是因為嗅覺不像聽覺和視覺，可以有數(shù)據(jù)非常直觀的展現(xiàn)出來，光能夠用三原色（紅藍綠）進行調制，聽覺可以通過空氣壓力波進行模擬。而氣體擁有的味道對應的份子也是成千上萬，所以相對于光波和聲波來說，拷貝起來的難度要大得多。

同時每個人對于每一種嗅覺的標準也不一樣，也很難有一個標準，類比來看，味覺感官體驗亦是如此。

嗅覺市場目前也并非一片空白，不但有前人鋪墊，也有后來者欲求抓住這個新興市場。

Google在2013年4月1日愚人節(jié)發(fā)布了一款全新"靈鼻子"的惡搞產(chǎn)品，點擊"聞一聞"就能清楚聞到具體搜索的內容的味道。雖然"靈鼻子"只是愚人節(jié)的一個玩物，但是它實際上代表了嗅覺傳感的重構過程，也就是將造成某些味道的分子再次組合釋放，達到氣味重現(xiàn)的功能。

對應于嗅覺重構，嗅覺解構才是嗅覺技術需要解決的首要問題，即分析出造成某種氣味的分子種類有哪些、量有多大。按照目前的行業(yè)說法，我們會把進行氣體解構的設備稱為"電子鼻"。

2019年4月，時隔6年，谷歌Brain部門發(fā)表論文介紹利用AI算法計算分子結構來預測分子氣味。當時，谷歌團隊使用了來自調香師的近5000個分子，這些人嗅覺靈敏，仔細地將每個分子與"木頭味"、"茉莉味"或"甜味"等描述進行匹配。研究人員使用數(shù)據(jù)集約三分之二的部分來訓練網(wǎng)絡，然后測試是否可以預測剩余分子的氣味，結果沒有讓人失望。

其實，這里面所提到的AI只能算是算法層面的技術支撐，全面來看，這種設備一般由氣敏傳感器陣列、信號處理子系統(tǒng)和模式識別子系統(tǒng)等三大部分組成，工作時，氣味分子被氣敏傳感器陣列吸附，產(chǎn)生信號；生成的信號被送到信號處理子系統(tǒng)進行處理和加工；并最終由模式識別子系統(tǒng)對信號處理的結果作出判斷。如果有重構過程，設備會把氣味重新模擬出來。

就在2020年12月，慧聞科技推出了多通道氣體傳感器陣列氣體/氣味檢測識別系統(tǒng)，也就是我們俗稱的"電子鼻"，根據(jù)公開資料，慧聞科技的電子鼻有32個具有不同敏感特性的氣體傳感器組成傳感器陣列，結合特殊的模式識別技術，最終實現(xiàn)氣體或氣味檢測識別以及定量計算等功能。

圖1（來源：慧聞科技）

圖2（來源：慧聞科技）

圖3（來源：慧聞科技）

據(jù)悉，此款"電子鼻"主要應用領域在人體新陳代謝物所帶有的特征標記氣體的檢測及識別、口氣監(jiān)測和疾病早期篩查、冰箱果蔬新鮮度監(jiān)測分析、智能食品品質控制、酒類的區(qū)分識別、軍事領域的氣體識別分析。

從圖1多種氣敏材料的反應可以明顯發(fā)現(xiàn)，不同的食物所散發(fā)的氣味分子種類和量不盡相同，并且根據(jù)新鮮程度劃分來看，同一食物不同時期所散發(fā)的分子的量也不同。另外，如果在某一個密閉空間內，不同大小的同一種類食物也所產(chǎn)生的濃度也不同。

所以，如果想準確地識別某種食物所散發(fā)的味道，以及某種味道的分子特性，需要大數(shù)據(jù)作為支撐，同時通過每種傳感器的反應程度繪制成多邊形網(wǎng)格圖，進行圖形分析。從圖3可以看到，每種醬料對應的多邊形網(wǎng)格圖形狀各有特點。經(jīng)過大數(shù)據(jù)和AI算法處理，精確每一種食物的形狀，進而精準區(qū)分散發(fā)類似氣味分子的不同食物。

筆者認為，除了有毒有害的氣體監(jiān)測，在智能家居、食品監(jiān)測，以及大部分需要通過對氣味分子進行監(jiān)測的領域，嗅覺傳感器將大有可為。但是，要說以目前的發(fā)展速度來看，如果通過AI算法精準匹配、積累大量數(shù)據(jù)才是嗅覺傳感器走向大市場的關鍵所在。

為了更好推動氣體傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中進行穩(wěn)定、創(chuàng)新應用，積極幫助行業(yè)開拓新市場。2021年，IOTE 2021國際物聯(lián)網(wǎng)展分別會在上海與深圳兩座物聯(lián)網(wǎng)核心城市舉辦，是一場關于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈最完整的展示。在IOTE 2021國際物聯(lián)網(wǎng)展上，我們能夠看到最近距離與企業(yè)溝通氣體傳感器的技術動態(tài)和應用趨勢。