聯合縮小軍機器人實現? 奈米物聯網科技正發展

文:黃正傑 2021-04-20

作者:鼎捷軟件 | 發布時間: 2021-04-19 14:14:00

科技意會 物聯網 奈米技術



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物聯網不僅可以連結看得到的設備,還可以連結奈米級的微小物件,協助身體監控、免疫輔助、環境監控、智慧農業等諸多的應用。到底奈米物聯網是甚麼? 有甚麼應用呢? 本文帶您探索科幻電影情節。




最近在家玩任天堂Switch健身環大冒險,覺得透過小小的搖桿可以感測心跳、肌肉姿勢等,已經相當令人驚艷了。沒想到,最近熱門的科技討論話題,竟然是將物聯網跟奈米科技結合!!物聯網跟奈米科技結合可以讓感測器更加地縮小,甚至放入人體裡面;似乎「聯合縮小軍」電影裡面場景有可能實現。到底奈米科技與物聯網結合會呈現什麼樣貌? 如何應用在產業界中? 讓我們好好來探究一番。 


IoNT是甚麼


物聯網是將實體的物件利用網路聯結起來,例如:電話、冰箱、手錶乃至於穿戴式的手環、項鍊等均可以透過物聯網連結。如果把這些感測器、感測設備縮小到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、乃至於植入皮下進行人體健康的感測。奈米物聯網(IoNT, Internet of Nano-Things)就是嘗試把這些微小感測器,結合物聯網應用的雲端運算、機器學習以及高速網路等,進行快速地運算。


如下圖所示,運用在身體醫療監控的設想圖。可以發現利用心電感測、血壓感測、肌力檢測等,透過網路傳遞訊息到較高運算的系統或雲端運算服務進行計算,這樣可以隨時地監控病人的狀況,快速讓醫護人員知道。是不是像極了任天堂Switch健身環大冒險啊? 


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圖、奈米物聯網健康偵測示意圖(資料來源:NAYYAR, etc al.(2017))


這些奈米級的微小感測器可以放在身體上、身體內、或者鑰匙上、紙張上等,可發展出多種應用。此外,可以更靈敏地感測到溫度、心跳、壓力等。當然,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、訊息傳遞的範圍、資訊安全疑慮等。不過,許多學術界、商業界積極地在進行研發;美國政府亦在2021年宣布投資17億美元進行奈米研究。


IoNT的應用


IoNT不僅僅只是縮小版的物聯網而已。在奈米層次,可以展現不同於以往的物理特性,使得應用方向充滿了機會。以下說明幾個可能應用方向:


1. 免疫系統支援:奈米物聯網可以利用奈米感測器、致動器,經皮下注射方式注入人體,協助人們免疫系統進行預防、偵測、或是進行壞細胞破壞等。


2. 健康偵測:透過奈米物聯網可以在更不干擾病人的狀況下進行身體偵測。除了心跳、血壓等明顯的身體健康偵測外,也可即時地偵測血氧、膽固醇、賀爾蒙狀況等。


3. 食物或水品質控制:奈米物聯網亦可監視與控制食物或流動液體的品質,偵測毒性、細菌等。


4. 材料或紡織:奈米物聯網可以在材料或紡織物上,實現各項功能,如:感測寒冷,提高發熱程度的智慧衣。


5. 環境監測:奈米物聯網可以偵測家中、工廠的溫度、有毒空氣或瓦斯等,提高居家及工廠安全。


6. 農業:奈米物聯網可利用將一些奈米級微粒子嵌入感測器當中,監視植物被感染狀況,適時釋放抑制植物菌類生長的微粒子。


7. 石油探勘:奈米物聯網可以協助石油探勘時,從岩石中更細微地發現石油存在之處,透過聯網可以有效率地協助探勘人員發現石油。


8. 多媒體:奈米物聯網可提供多媒體系統內容,偵測奈米程度的細微品質並進行修正,以提高圖片解析度、聲音清晰度等,也可降低手機或載具進行多媒體播放時的能源消耗。


9. 軍隊:奈米物聯網可以協助更細微探測化學組合物,以即時偵測是否有爆炸物可能性。也可以偵測橋樑、公共設施是否有微小的裂縫等。


小結


奈米物聯網IoNT不僅僅是科幻電影的想像而已,已經具體地發展並進行實驗。奈米物聯網主要的挑戰包含電池消耗、微通訊干擾、資訊安全疑慮等。儘管仍有許多問題需要克服,奈米物聯網的發展指日可待!!




9.jpg黃正傑

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