手机是如何知道我们在做什么的？

手机已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分。随着手机的普及，它已经逐渐成为一种社会基础设施，几乎一切都需要使用手机。然而，许多人一刻也没有离开它，开始“鞠躬”。

从商业角度来看，手机作为一种与人零接触的智能设备，是历史上最强大的交通窗口。随着手机的发展和人们对手机功能的需求，手机中的传感器越来越多。常见的有:光传感器、距离传感器、陀螺仪、加速度传感器、霍尔传感器、电子罗盘、气压计和全球定位系统。这些设备就像手机的眼睛和鼻子。通过它们，手机可以了解我们在做什么。

(手机外部结构名称。图片来自百度)

在手机最明显的前额位置有两个传感器。一个光传感器，主要部分是光电晶体管。当你从裤兜里拿出手机时，光线会照在手机的前额上。光线穿过一个孔，聚焦在光电晶体管的PN结上。

PN结结构图(diangon.com图片)

距离传感器的工作原理(robot.ofweek.com照片)

另一种叫做距离传感器。主要部分是一个发光二极管红外发射器，它根据发射后接收到的反射红外的强度和返回时间来判断手机与周围物体之间的距离。一旦发现反馈的红外强度较弱，一定是手机已被拔出，光传感器也已接收到光信号。此时，手机将为您打开做好准备。所以电话实际上在你叫醒它之前就知道你要叫醒它。当然，这不是人工智能，只是传感信息的收集。

当然，我提到的目的不是这两个传感器的主要目的。光传感器主要用于调节屏幕的亮度，以避免太亮、太刺眼或太暗而看不见。距离传感器主要用于判断打电话时屏幕是否省电。

全球定位系统概念图(图片from.ifeng.com)

我们拿出手机后，全球定位系统会一直定位我们。全球定位系统的原理大家都很熟悉。全球定位系统起源于美国的一个军事项目。它铺设了24颗卫星，依靠连续发送和接收信号，并依靠导航信息的码间距进行三维精确定位。

全球定位系统是如何工作的

定位芯片可以通过接收卫星信号知道手机在哪里，甚至可以通过另外两个传感器知道手机的方向。一个是磁场传感器。这个装置的原理已经在小学科学课上学过了。像指南针一样，它切断磁场线以获得电信号，然后判断手机的方向。

陀螺仪结构图(百度图片)

除了全球定位系统，还有一个陀螺仪，也叫角动量传感器，可以用来判断手机的运动状态。听到角动量，许多学生很容易想到行星的旋转或其他什么，这是一个非常高级的技术词汇。事实上，原理很简单。我们通常称之为陀螺仪的原因是它是一种高速旋转的刚性陀螺仪。许多人都见过老人在公园里玩陀螺。当陀螺仪高速旋转时，如果你在其他方向施加一点力，它就会受到影响。陀螺仪就是分析这些变化来判断物体运动的方向和角度。

加速度传感器电路图(来自电工学习网络的图片)

有了这两样东西，即使没有定位系统，手机也能基本上确定它在哪里和它要去哪里，即使它不能在地铁里接收到全球定位系统信号，它也能定位。还有一种叫做加速度传感器的东西，它也可以判断手机的移动速度。它的结构类似于陀螺仪，但它有压电结构。当手机加速时，它将受到一个加速力。质量施加在压电元件上的力越大，产生的电压就越大，这也表明加速度更快。通过这种方式，我们可以判断运动的速度，然后我们也可以判断我们使用的交通工具。

这些用来收集手机信息的设备都可以被称为传感器。除了优化上述个人用户的体验之外，他们收集的数据可以用于商业目的和城市规划。

传感器数据经过长时间大样本记录后，大数据可以被手机用户理解，更准确的大数据信息可以被具体分析。例如，你喜欢乘坐什么样的交通工具，去过哪里，可以用来判断你的消费习惯。

同样的数据也可以用于城市规划和智能城市交通管理，收集第一手和最真实的数据，使城市管理者能够更真实、更全面地了解一个城市。在智能交通中，我们最常见的形式是导航软件有避免拥堵的选择。它通过大规模的全球定位系统定位来分析哪些地方容易造成拥堵，然后把它推给需要避免拥堵的用户。通过这样一种简单的方式来优化城市的交通和减少拥堵。

传感器收集的大部分数据都经过处理并在手机中使用，因此通常不存在个人信息安全问题。相比之下，更重要的是不要随意连接陌生的WIFI和公共充电设备。

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注1: PN结是两种特殊的半导体。它们紧密结合后，接触界面变成冶金结合界面，形成孔洞。外部光由光子组成。光子有能量，当光子击中它时，会突破PN结。同时，空穴中会产生反向电流。芯片可以通过检测这些变化来判断周围的光线是强还是弱。