物聯(lián)網(wǎng)將會納米化嗎

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）是用廉價的微傳感器和微處理器，以及微型電源和無線天線構(gòu)筑起來的。物聯(lián)網(wǎng)正在快速地將由電腦和移動設(shè)備構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)空間拓展到物理世界的常見器件上：如溫控器、汽車、門鎖，甚至寵物追蹤器。新型的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備每天都會面世，分析家預(yù)計到2020年將會有多達300億個物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在線。

互聯(lián)設(shè)備的爆炸式增長，尤其是那些由人工智能系統(tǒng)監(jiān)控和控制的互聯(lián)設(shè)備可以賦予日用品非凡的功能。比如一棟屋子可以在識別出主人下班回家時自動開啟前門；植入身體的心臟監(jiān)控儀可以在心臟出現(xiàn)發(fā)病跡象時呼叫醫(yī)生。網(wǎng)絡(luò)宇宙的大爆炸近在眼前。

科學(xué)家開始嘗試把幾毫米或幾微米大小的傳感器壓縮到納米量級，這種尺寸的傳感器可以在活體內(nèi)循環(huán)，或直接和建筑材料結(jié)合。這是構(gòu)成納米物聯(lián)網(wǎng)（IoNT）的關(guān)鍵一步，納米物聯(lián)網(wǎng)有希望將醫(yī)藥、節(jié)能以及其他領(lǐng)域帶到一個全新的境界。

一些目前最先進的納米傳感器是利用合成生物學(xué)工具對單細(xì)胞生物（如細(xì)菌）進行修飾而制造出來的。研究者的目標(biāo)是制造簡單的生物計算機，它們用DNA和蛋白質(zhì)來識別特定的化學(xué)靶點，儲存幾比特的信息，然后通過改變顏色或發(fā)出某種容易檢測的信號的方式來報告自己的狀態(tài)。

美國的初創(chuàng)公司Synlogic正在試圖將具有計算功能的益生菌菌株商業(yè)化，這類菌株可以治療罕見的代謝紊亂。除了藥物以外，這類細(xì)胞納米傳感器還可以應(yīng)用在農(nóng)業(yè)和藥物生產(chǎn)中。

許多納米傳感器是用非生物材料制造的（比如碳納米管），它們可以探測信號并發(fā)出信號，就像納米天線一樣。納米傳感器的個頭非常小，因此它們可以從幾百萬個不同的位點收集信息。接下來外部設(shè)備可以整合這些數(shù)據(jù)，產(chǎn)生無比精細(xì)的地圖。這種地圖可以展示出光、振動、電流、磁場、化學(xué)物質(zhì)濃度以及其他環(huán)境條件的最細(xì)微變化。

從智能納米傳感器向納米物聯(lián)網(wǎng)的轉(zhuǎn)變看來是不可避免的趨勢，不過前方將會遇到一些攔路虎。其中一個技術(shù)難題在于，如何將所有器件組合成自供電的納米設(shè)備，檢測數(shù)據(jù)變化并向物聯(lián)網(wǎng)發(fā)送信號。

其他的障礙還包括隱私和安全方面的棘手問題。任何植入體內(nèi)的納米設(shè)備，不管是無意還是故意為之，都可能具有毒性并造成身體的免疫反應(yīng)。新技術(shù)也會讓不受歡迎的監(jiān)控成為可能。為了避免最令人困擾的隱私和安全問題，一開始可以把這類技術(shù)應(yīng)用在植物以及工業(yè)生產(chǎn)中涉及的非感染性的微生物這些更為簡單、風(fēng)險更小的生物體中。

當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)時代來臨時，它可以提供關(guān)于我們的城市、家庭、工廠甚至身體的更細(xì)致、更便宜以及更實時的圖景。目前，交通信號燈、可穿戴設(shè)備或者監(jiān)控攝像頭都正在連接到互聯(lián)網(wǎng)上。下一步，數(shù)十億的納米傳感器將收集海量實時數(shù)據(jù)，直接把它們發(fā)送到云端。