運用智慧感測技術推動AIoT應用
科技及通訊技術的進展，帶來許多新的應用及好處。過去4G通訊環境下，受限於頻寬、頻率低等阻礙，物聯網因通訊傳輸限制，相關應用發展較緩慢；但在5G通訊環境下，突破傳輸受限的困境，高頻提升傳輸速率，可以傳輸更多訊息，也因此5G通訊能夠突破連線延遲，使物聯網應用得到更好的發展契機。物聯網的發展需要感知、通訊傳輸等技術支撐，而感知的關鍵就是感測器的相關技術，如果沒有感測器的進展，就沒有物聯網發展應
用。對智慧物聯網系統來說，如何有效取得各種多樣化的數據，是實踐數據分析應用智慧化的起點。而要取得現場數據，感測器的布建即是關鍵所在，無論從個人穿戴、工業、環境等，透過各種感測器，隨時蒐集身體生理、製程參數及環境變化等資訊，透過數據統計、演算、分析，進而促成各種創新應用。這也是為什麼進入物聯網時代，感測器的使用數量將會比以往更多，且其重要性更被凸顯的原因。
現代化工業與經濟蓬勃發展的國家，需要面對環境治理上NO2控制的環境平衡折衷點之困擾，建立環境物聯網來感測NO2有其重要性與挑戰度。NO2對人體呼吸系統有危害，被列為氣狀汙染物中毒性最強之氣體；它也是城市中生成光化學煙霧的主要成分與PM汙染粒子前驅物之一。在技術上，面對戶外ppb等級低濃度偵測與環境干擾因子有高困難門檻，因此，能夠符合物聯網化實用、大量布建、低成本的NO2感測器開發有迫切性。「低濃度ppb級NO2環境偵測技術與應用」整理比較國際NO2感測技術產品，介紹國際機構AQ-SPEC對成熟的物聯網可實施的NO2偵測感測器產品之評估，並分享工研院參與執行環保署的環境品質感測物聯網推動計畫技術成果，成功開發NO2感測模組原型的產品資訊與心得。
工業管路普遍應用於輸送工業及化學原料，其安全管理至關重要，管路中任何缺陷都可能導致嚴重的事故發生。由於檢測必須在不影響管路運行的情況之下進行，因此必須採用非破壞檢測。基於不同的學理基礎，非破壞檢測方法包括磁粉檢測法、液體滲透檢測法、超音波檢測法、渦電流檢測法、射線檢測法、磁漏檢測法等，可以用來偵測結構物材料的缺陷或瑕疵，且檢測時不會損傷待測物結構材料的組織與性能，因此廣泛用於偵測管路缺陷。其中，磁漏檢測法是最常用來評估管路完整性的方法之一，可以偵測多種類型的缺陷，包括軸向或圓周方向的裂痕、內表面或外表面的缺陷。「工業管路表面缺陷偵測技術簡介」由磁漏檢測技術原理與架構、磁場感測器種類，以及檢測資料分析與缺陷尺寸識別方法，對磁漏檢測技術應用於工業管路表面偵測做一簡要介紹。
「高頻電磁場型檢測技術簡介」一文報導，隨著工業物聯網建構及應用日漸蓬勃，生產廠務可透過偵測器、電腦儀表以及其他設備進行串聯與資料互聯傳輸，達到生產智慧化管理，以提升設備附加價值及提高生產效能。然而隨著高階製程技術不斷向上提升，環境或設備間密集運作時會導致環境空間電磁場產生耦合干擾，稍有不慎則會影響設備正常運作，或使偵測器訊號產生誤判而影響到製程品質。因此如何快速檢測環境電磁場對於製程品質掌握占有重要地位。由於空間電磁場耦合傳輸錯綜複雜，隨著操作頻段差異需採取合適的電場或磁場整合探頭及原理，導致檢測困難度提升，再加上現有偵測器大都仰賴外購，難以因應客製化場域變化進行偵測設計，國內產業更須思索如何開發電磁檢測理論及元件技術整合能量，以提升設備附加價值性。相信在不久的將來，高頻電磁場檢測技術可廣泛運用並協助製程維運穩定，有益於工業物聯網加速形成，以達到廠務高效智慧化管理為目標。
現代人普遍都處於緊湊的生活步調與龐大的工作壓力中，不少人都有睡眠時間少、入睡困難、失眠等睡眠差的情況。根據台灣睡眠醫學會於2019年調查結果顯示，全台約有1/10人口受慢性失眠症所苦，而長時間下來的睡眠障礙就會嚴重成為健康問題。舒適安穩的睡眠對生活工作品質與保持健康是必須且重要的，因此利用感測技術來檢測睡眠狀態並給予重要的資訊，便可有助於睡眠品質的改善或是輔助年長者的睡眠看護。「守護睡眠的貼身好幫手—智慧感測床墊」一文將針對國內外睡眠科技的相關產品與技術進行探討，並就感測器的配置方式、偵測能力與感測技術等角度進行分析，了解這些技術是如何在睡眠偵測中進行生物體徵數據的測量以掌握睡眠活動和狀態；另外也探討如何結合最新AIoT技術應用，實現精準睡眠照護並提高看護服務能量。
走路的速度在肌少症的診斷上是一個重要的指標，跌倒風險評估也會使用到步速。除了走路的速度，行走時還有動態的足壓反應、雙腳承受體重的配比、重心移動的軌跡、每一步的步長、每秒走幾步、身體擺動的程度等。這些數值都可以進一步地與生理健康、運動訓練連結。「智慧感壓地墊及應用」一文報導，為了簡易方便地擷取記錄這些資料，工研院材化所與電光系統所的技術團隊，整合各自的智慧感壓地墊與光學骨架辨識技術，開發出「全身步態分析系統」，是一整合上肢姿態與下肢步態的快速偵測與早篩分析系統。能實現不穿不戴、不受干擾，甚至有機會不知不覺就可以在行走移動過程中，將身體所發出的訊號完整地記錄下來。快速篩選出長者移動上的變化，及早銜接後續恢復或減緩惡化等措施。同時累積之量測資料可建立我國長者步行速度與身體傾角關聯常模，作為研究其與疾病、平衡和跌倒的關聯性及風險評估。
走路為常人每天不可避免的活動之一，而足部會因每人的重量、步態、腳型及鞋履支撐、包覆、抗震等各種因素，承受著不同的壓力。專科醫師指出，退化性膝關節炎、足底筋膜炎、肩頸痠痛、甚至脹氣、便祕等問題，都與足部息息相關。「足壓偵測技術打造客製化選鞋及健康照護」一文報導，應用足壓感測鞋墊對於健康長照、選鞋系統及運動領域提供了可視化數據紀錄，使每個人對自己步態有更全方位的了解。在長照及復健醫療中，足壓感測技術不僅可以提供治療師了解長者或傷者痛腳的步態，更可提供關於治療前後，患者進步與否的相關資訊，進而調整治療方式；在選鞋系統中，除了可讓販售商針對消費者的腳型、走路姿勢推薦較合適的鞋具或鞋墊外，更可讓開發商藉由壓力分布了解不同腳型可開發不同的鞋款讓腳部有更強的支撐、避震及包覆性；在運動領域中，可在高爾夫球、馬拉松、棒球、拔河中應用，締造更棒的體育環境。未來將尋求其他領域的合作，發展足壓偵測技術更多的可能性。
目前常用之水質感測器雖然可靠度佳，但一些常用如pH計、電導度計等，需要人力定期校正與清洗，增加人力維護需求；而在污水處理中之重金屬、SS、COD及淨水處理中之餘氯與濁度等重要項目，則有相對設置經費較高、設備體積較大等缺點。開發一體積小、耐用佳、操作簡單、設置費用低廉、具無線數據傳輸與物聯網功能之新一代廢污水感測與物聯網互動式資訊系統，成為可行之技術開發方向。「感測材料與微型化感測器開發應用於環境水質感測」以目前較新穎之電化學分析法，研發酸鹼值、電導度與重金屬等即時線上水質感測元件，搭配抽換式無線通訊模組，組裝適用於不同應用場域之廣布型水質感測裝置，提供各環境水質感測系統之建置，達到即時監控水質狀況之目的。並透過水科技物聯網應用平台之建置，達到自動化、行動化及數位化作業，進一步藉由感測數據分析，達到異常預警及智慧稽查等功能，將元件研發及數據分析結果落實於實場應用，確實改善環境品質。
「珍稀保健菇類—白舞菇之功效及其自動化量產技術」一文指出，舞菇(Grifola frondosa)子實體一般為灰色，狀如樹花故又名灰樹花。在日本，許多研究發現其萃取物具有抗癌、預防高血壓及糖尿病之功能，故極受日本消費者所喜愛。工研院林俊義資深特聘研究員團隊收集了許多舞菇品系，並由其子實體突變中選育優質味美之稀有白色品種（白舞菇LG2），研究其栽培特性，開發自動化生產設備，建立可周年環控栽培之有機標準生產體系，已成功技轉，為台灣唯一能量產並販售此珍貴之白舞菇生技企業。經與亞洲大學及中國醫藥大學合作研究，白舞菇LG2水萃物在細胞實驗中可抑制七種癌細胞生長，於動物實驗中則顯示其水萃物亦可抑制肝癌及大腸癌之腫瘤生長。
對於建築物而言，大多數能耗來自暖通空調系統(HVAC)和照明系統。因此，如何在居住者的舒適度和最低能耗之間取得平衡，便成為一個重要的議題。傳統上，建築物自動化系統(BAS)控制乃基於一時程表，然而固定的時程表較難以應對每日不同的室內情形，且往往無法滿足建築物內活動人員的需求甚至造成額外的能耗。因而，理想上的建築控制應基於實際人員負載，依據室內人員數量的多寡安排合適的暖通空調設定和燈光設定。然而人員負載的估計十分仰賴工程師的經驗或需要額外的硬體架設，亦為深具挑戰性的議題。「應用於智能建築管理的人員負載估計」深入探討大數據分析應用於智慧建築管理系統的技術開發，使得在給定對應空間內既有感測器資料的情況下，減少人力與硬體額外成本，達成估算室內人員負載的目標。
主題專欄
隨著折疊手機陸續問世，加上物聯網、智慧醫療、智慧製造等新應用驅動下，軟性電子產品越來越受到重視，更柔軟、可撓曲形狀的軟性電子產品需求開始浮現。而要成為軟性電子產品，內部元件包括顯示器、電路板等，也都必須具備軟性特質。「軟性電子產品及透明PI材料發展趨勢」一文就目前軟性電子產品及軟性基板材料的發展進行相關說明，文中也介紹在經濟部科技專案支持下，工研院材化所針對透明PI材料研究已有數十年，成功開發出一高透明、高耐熱及低熱膨脹係數之有機-無機奈米混成基板，同時透過材料配方調整以及製程參數優化，此PI-Silica混成薄膜已可從批次式(S2S)製程提升至捲軸式(R2R)製程，大幅提升了量產性。面對未來軟性電子產品需求，R2R光學級薄膜材料將會扮演一極重要的角色。
由於對環保的需求提高，有些重要化合物的生產合成方式過於耗能。氨是屬於其中之一種化合物，其應用範圍從植物肥料擴展到化學炸藥。目前氨的合成方法主要用高耗能的哈柏(Haber-Bosch)法。電催化氮氣還原反應(NRR)被認為是有潛力取代哈柏法的替代方式，但此方法有一些限制，如氮氣在觸媒表面的低吸附力、低選擇性而導致低產率等問題。「新型態電化學觸媒用於氮氣還原產生氨之發展與展望」一文主要討論幾種觸媒對NRR的電催化性能，也以元素週期表編排方式整理了每個元素在NRR中的表現；最後提出電催化NRR現今挑戰的觀點。
原子層沉積(ALD)技術如今備受重視，主要得益於積體電路工業的奈米製程發展對ALD的需求增加，其中已有多項關鍵薄膜製程從傳統CVD或PVD方式改由ALD取代，而目前除了半導體以外，許多產業及領域皆有元件微型化的趨勢，也代表原子層沉積將有更多應用發展的機會。「原子層沉積技術設備發展與相關產業應用」介紹國研院儀科中心近年來在原子層沉積製程暨設備發展，除了開發更接近產業需求等級的12吋量產型ALD設備外，在光電、生醫材料以及更前瞻的原子層蝕刻等領域亦投入客製化ALD設備開發，以拓展更多的產業應用機會。
目前全世界科技產業主流，從電子半導體、汽車航太產業、能源產業、高頻通訊產業等，其各方位材料相關研究與技術開發，都須經過鑑定分析才能了解材料及微結構晶體之間的特性。材料的性質取決於材料的顯微結構，除了要能夠觀察到材料的微結構及形貌外，還要能夠得知材料內部的成分及晶體結構的訊息。電子背向散射繞射(EBSD)與穿透式背向繞射(TKD或簡稱t-EBSD)是一項整合在掃描式電子顯微鏡(SEM)裡的分析技術，協助科學家對不同材料領域，如金屬、合金、介金屬化合物、陶瓷、薄膜、半導體以及金屬/陶瓷複合材料等之微結構分析。將結構分布視覺化，可直接量測晶體結構之晶粒取向、晶粒尺寸、微區織構及晶界性質等結晶學上相關資訊。「電子背向式EBSD與穿透式EBSD分析技術簡介」針對EBSD與t-EBSD兩種分析技術之主要應用作介紹，相信各種研究應用之新方法結合高階EBSD，能成為未來產業研發不可或缺的工具。
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