聯(lián)合縮小軍機(jī)器人實(shí)現(xiàn)? 奈米物聯(lián)網(wǎng)科技正發(fā)展

文：黃正傑 2021-04-20

發(fā)布時(shí)間： 2021-04-19 14:14:00

科技意會(huì) 物聯(lián)網(wǎng) 奈米技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)不僅可以連結(jié)看得到的設(shè)備，還可以連結(jié)奈米級(jí)的微小物件，協(xié)助身體監(jiān)控、免疫輔助、環(huán)境監(jiān)控、智慧農(nóng)業(yè)等諸多的應(yīng)用。到底奈米物聯(lián)網(wǎng)是甚麼? 有甚麼應(yīng)用呢? 本文帶您探索科幻電影情節(jié)。

最近在家玩任天堂Switch健身環(huán)大冒險(xiǎn)，覺得透過小小的搖桿可以感測(cè)心跳、肌肉姿勢(shì)等，已經(jīng)相當(dāng)令人驚艷了。沒想到，最近熱門的科技討論話題，竟然是將物聯(lián)網(wǎng)跟奈米科技結(jié)合!!物聯(lián)網(wǎng)跟奈米科技結(jié)合可以讓感測(cè)器更加地縮小，甚至放入人體裡面；似乎「聯(lián)合縮小軍」電影裡面場(chǎng)景有可能實(shí)現(xiàn)。到底奈米科技與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合會(huì)呈現(xiàn)什麼樣貌? 如何應(yīng)用在產(chǎn)業(yè)界中? 讓我們好好來探究一番。?

IoNT是甚麼

物聯(lián)網(wǎng)是將實(shí)體的物件利用網(wǎng)路聯(lián)結(jié)起來，例如：電話、冰箱、手錶乃至於穿戴式的手環(huán)、項(xiàng)鍊等均可以透過物聯(lián)網(wǎng)連結(jié)。如果把這些感測(cè)器、感測(cè)設(shè)備縮小到10到1,000奈米(約10-6到10-4公分)，就可以更微小地貼在衣物、身體上、乃至於植入皮下進(jìn)行人體健康的感測(cè)。奈米物聯(lián)網(wǎng)(IoNT, Internet of Nano-Things)就是嘗試把這些微小感測(cè)器，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的雲(yún)端運(yùn)算、機(jī)器學(xué)習(xí)以及高速網(wǎng)路等，進(jìn)行快速地運(yùn)算。

如下圖所示，運(yùn)用在身體醫(yī)療監(jiān)控的設(shè)想圖?？梢园l(fā)現(xiàn)利用心電感測(cè)、血壓感測(cè)、肌力檢測(cè)等，透過網(wǎng)路傳遞訊息到較高運(yùn)算的系統(tǒng)或雲(yún)端運(yùn)算服務(wù)進(jìn)行計(jì)算，這樣可以隨時(shí)地監(jiān)控病人的狀況，快速讓醫(yī)護(hù)人員知道。是不是像極了任天堂Switch健身環(huán)大冒險(xiǎn)啊??

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圖、奈米物聯(lián)網(wǎng)健康偵測(cè)示意圖(資料來源：NAYYAR, etc al.(2017))

這些奈米級(jí)的微小感測(cè)器可以放在身體上、身體內(nèi)、或者鑰匙上、紙張上等，可發(fā)展出多種應(yīng)用。此外，可以更靈敏地感測(cè)到溫度、心跳、壓力等。當(dāng)然，目前仍有諸多問題必須要克服，例如：電池的消耗、微通訊的干擾、訊息傳遞的範(fàn)圍、資訊安全疑慮等。不過，許多學(xué)術(shù)界、商業(yè)界積極地在進(jìn)行研發(fā)；美國政府亦在2021年宣布投資17億美元進(jìn)行奈米研究。

IoNT的應(yīng)用

IoNT不僅僅只是縮小版的物聯(lián)網(wǎng)而已。在奈米層次，可以展現(xiàn)不同於以往的物理特性，使得應(yīng)用方向充滿了機(jī)會(huì)。以下說明幾個(gè)可能應(yīng)用方向：

1. 免疫系統(tǒng)支援：奈米物聯(lián)網(wǎng)可以利用奈米感測(cè)器、致動(dòng)器，經(jīng)皮下注射方式注入人體，協(xié)助人們免疫系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)防、偵測(cè)、或是進(jìn)行壞細(xì)胞破壞等。

2. 健康偵測(cè)：透過奈米物聯(lián)網(wǎng)可以在更不干擾病人的狀況下進(jìn)行身體偵測(cè)。除了心跳、血壓等明顯的身體健康偵測(cè)外，也可即時(shí)地偵測(cè)血氧、膽固醇、賀爾蒙狀況等。

3. 食物或水品質(zhì)控制：奈米物聯(lián)網(wǎng)亦可監(jiān)視與控制食物或流動(dòng)液體的品質(zhì)，偵測(cè)毒性、細(xì)菌等。

4. 材料或紡織：奈米物聯(lián)網(wǎng)可以在材料或紡織物上，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能，如：感測(cè)寒冷，提高發(fā)熱程度的智慧衣。

5. 環(huán)境監(jiān)測(cè)：奈米物聯(lián)網(wǎng)可以偵測(cè)家中、工廠的溫度、有毒空氣或瓦斯等，提高居家及工廠安全。

6. 農(nóng)業(yè)：奈米物聯(lián)網(wǎng)可利用將一些奈米級(jí)微粒子嵌入感測(cè)器當(dāng)中，監(jiān)視植物被感染狀況，適時(shí)釋放抑制植物菌類生長的微粒子。

7. 石油探勘：奈米物聯(lián)網(wǎng)可以協(xié)助石油探勘時(shí)，從巖石中更細(xì)微地發(fā)現(xiàn)石油存在之處，透過聯(lián)網(wǎng)可以有效率地協(xié)助探勘人員發(fā)現(xiàn)石油。

8. 多媒體：奈米物聯(lián)網(wǎng)可提供多媒體系統(tǒng)內(nèi)容，偵測(cè)奈米程度的細(xì)微品質(zhì)並進(jìn)行修正，以提高圖片解析度、聲音清晰度等，也可降低手機(jī)或載具進(jìn)行多媒體播放時(shí)的能源消耗。

9. 軍隊(duì)：奈米物聯(lián)網(wǎng)可以協(xié)助更細(xì)微探測(cè)化學(xué)組合物，以即時(shí)偵測(cè)是否有爆炸物可能性。也可以偵測(cè)橋樑、公共設(shè)施是否有微小的裂縫等。

小結(jié)

奈米物聯(lián)網(wǎng)IoNT不僅僅是科幻電影的想像而已，已經(jīng)具體地發(fā)展並進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。奈米物聯(lián)網(wǎng)主要的挑戰(zhàn)包含電池消耗、微通訊干擾、資訊安全疑慮等。儘管仍有許多問題需要克服，奈米物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展指日可待!!

黃正傑

你喜歡挑戰(zhàn)不斷隆起的技術(shù)高原、探索無限寬廣的創(chuàng)新領(lǐng)域嗎? 那麼我們是同路人。黃正傑，臺(tái)大資管博士，協(xié)助鼎新進(jìn)行前瞻技術(shù)研究與應(yīng)用發(fā)展。歷經(jīng)IT架構(gòu)技術(shù)顧問、供應(yīng)鏈管理顧問、軟體產(chǎn)業(yè)分析師等多項(xiàng)職務(wù)，並兼任文化大學(xué)助理教授。讓我們一起從創(chuàng)新與變革角度，探索新興技術(shù)！

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