اینترنت اشیا به مقیاس نانو می رود

ریزحسگرها می توانند پزشکی، صنعت انرژی و بسیاری از حوزه های دیگر را به بعد کاملا جدیدی ببرند.

اینترنت اشیا (IOT)  از ریزحسگرها و ریزپردازنده های ارزان که با منبع باتری کوچک و آنتن های بی سیم جفت شده اند، ساخته می شود. این حوزه به سرعت درحال توسعه دنیای آنلاین و ابزارک های تلفن همراه به قطعات معمول دنیای فیزیکی همچون دماسنج ها، خودروها، قفل درها و حتی رهیاب حیوانات خانگی است. ابزارهای جدید اینترنت اشیا به صورت روزانه رونمایی می شوند و تحلیلگران انتظار دارند تا سال 2020 به 30 میلیارد برسد.

به گزارش کران مند، انفجار چیزهای به هم متصل، به خصوص آنهایی که توسط سامانه  های هوش مصنوعی نظارت و هدایت می  شوند، می  تواند قابلیت جالبی را به چیزهای معمول ببخشد. به عنوان مثال خانه ای که می  تواند در ورودی را زمانی که صاحبش از سرکار به خانه می رسد باز کند یا حسگر نظارتی کاشتی که می تواند هنگام بروز علایم از کارافتادگی عضو (مثلا قلب) پزشک را مطلع کند. اما انفجار بزرگ واقعی در جهان برخط (online)  پیشرو است.

دانشمندان کوچک کردن حسگرها را از ابعاد میلی متری به ابعاد میکرو و نانومتری آغاز کرده اند. این مقیاسی است که به اندازه کافی کوچک است تا حسگرها بتوانند در بدن موجودات زنده بچرخند. این نخستین قدم حیاتی به سمت اینترنت نانواشیا (IONT)  است که می تواند پزشکی، صنعت انرژی و حوزه های بسیار دیگری را به بعد کاملا جدیدی ببرد. 

بعضی از پیشرفته ترین نانوحسگرها تاکنون با استفاده از ابزارهای زیست مصنوعی به منظور اصلاح اندامگان های (organisms)  تک سلولی همچون باکتری ساخته شده است. اینجا هدف رواج دادن زیست رایانه های ساده ای است که از دی. ان.  ای (DNA) و پروتئین ها برای تشخیص مولکول هدف شیمیایی مشخصی استفاده می شوند، به علاوه حجم کمی از اطلاعات را ذخیره می کنند و سپس وضعیت شان را با تغییر رنگ یا انتشار سیگنال قابل تشخیص ساده دیگری گزارش می دهند.

سینولوژیک، یک شرکت زایشی جدید در کمبریج ماساچوست در حال کار روی تجاری سازی استفاده از باکتری های پروبیوتیک برای درمان بیماری های متابولیک نادر است. فرا  از پزشکی، بعضی نانوحسگرهای سلولی کاربردهای بسیار زیادی در کشاورزی و تولید دارو نیز دارند.

همچنین بسیاری از نانوحسگرها از مواد غیرزیستی همچون نانولوله های کربنی و نانوذرات ساخته می شوند که هم می توانند حس کنند و هم سیگنال تشخیص را به بیرون ارسال کنند. ازآنجایی که اینها بسیار کوچک  هستند، نانو حسگرها می توانند اطلاعات را از میلیون ها نقطه متفاوت جمع کنند. سپس ابزارهای بیرونی می توانند این داده ها را به منظور نمایش تغییرات نور، ارتعاشات، جریان الکتریکی، غلظت شیمیایی، میدان مغناطیسی و سایر شرایط محیطی یکپارچه سازند.

گذار از نانوحسگرهای هوشمند به اینترنت نانواشیا به نظر اجتناب ناپذیر است، ولی در این مسیر با چالش های بزرگی روبه رو هستیم. یکی از موانع فنی، یکپارچه سازی تمام اجزای موردنیاز برای نانو ابزارهای خود تامین کننده انرژی (Self-powered Nanodevices)  برای تشخیص یک تغییر و انتقال سیگنال آن به وب است. موانع دیگر شامل دو موضوع نگران کننده رعایت حریم خصوصی و ایمنی است.

هر نانو ابزاری که با بدن در تماس است به صورت عمدی یا غیرعمدی می تواند سمی و منجر به تحریک سیستم ایمنی بدن باشد، به علاوه فناوری می تواند به نظارت های ناخوشایند منجر شود. کاربردهای اولیه باید قادر باشند با به کارگیری نانو حسگرها در اندامگان با ریسک کمتر و ساده تر همچون گیاهان و میکروارگانیسم های غیر عفونی که در فرآوری های صنعتی استفاده می شود، از این موضوعات ناراحت کننده جلوگیری کنند.

زمانی که اینترنت نانواشیا فرابرسد، جزییات بیشتر ارزان و به روزرسانی شده ای از شهرها، کارخانه ها و حتی بدن هایمان در اختیارمان قرار خواهد داد. امروزه چراغ های راهنمایی و رانندگی، ابزارک های پوشیدنی یا دوربین های نظارتی به اینترنت متصل شده اند. در گام بعد میلیاردها نانوحسگر حجم عظیمی از اطلاعات به هنگام را برداشت خواهند کرد و به ابر اطلاعاتی پردازشی ارسال خواهند کرد.