目前，物聯(lián)網(wǎng)(IoT)以及互聯(lián)設備和傳感器已快速滲透到了人們工作和生活的方方面面。這些技術發(fā)展神速——不過暫且打住，現(xiàn)在我們該認識一下納米物聯(lián)網(wǎng)(IoNT)了?？傮w而言，它的概念與物聯(lián)網(wǎng)相同，但卻存在于極微小的尺度上——僅相當于毛囊的1/80,000。

對，這就是一納米的長度。換言之，一英寸等于25,400,000納米，人類DNA螺旋體的直徑約為2.5納米。

那么納米技術是什么?納米物聯(lián)網(wǎng)又是什么?

對于納米技術，你或許已經(jīng)并不陌生，但這里還是有必要簡要介紹一下。Nano.gov對納米技術的定義是：在納米級(1至100納米范圍)開展的科學、工程和技術研究。雖然有些資料稱納米材料很早就在人類文明中得到應用，但大多數(shù)人都將這一概念的誕生歸功于物理學家理查德·費曼(Richard Feynman)——1959年，他提出了操控單個原子和分子的設想。1974年，谷口紀男(Norio Taniguchi)教授首創(chuàng)“納米技術”一詞。1981年，格爾德·賓寧(Gerd Binnig)和海因里希·羅雷爾(Heinrich Rohrer)發(fā)明了掃描隧道顯微鏡，這種顯微鏡可以觀察原子級表面，真正的納米級實驗就此拉開序幕。

時間快進到2010年，即“物聯(lián)網(wǎng)”概念問世的十一年后。佐治亞理工學院的研究人員使用“納米物聯(lián)網(wǎng)”的說法來描述一種新的網(wǎng)絡范式，即“納米級設備與傳統(tǒng)網(wǎng)絡、乃至最終與互聯(lián)網(wǎng)的交互聯(lián)接”。

2013年發(fā)布的報告《實現(xiàn)納米物聯(lián)網(wǎng)：挑戰(zhàn)、解決方案和應用》探討了納米傳感器嵌入物體和設備將如何為物聯(lián)網(wǎng)增添新的維度。撰寫該報告的研究人員闡述了通過納米網(wǎng)絡互聯(lián)的微型傳感器有望如何“從物體內(nèi)部以及難以觸及的區(qū)域獲得細粒度的數(shù)據(jù)”。他們還舉出一些例子，如采集心電圖和其他重要信號的體表納米傳感器，或采集病原體和過敏原數(shù)據(jù)的環(huán)境納米傳感器。研究人員認為，結(jié)合運用這兩種傳感器能夠更便捷、更精確地診斷和監(jiān)測患者的病情。

時間再次快進到2016年，“納米傳感器和納米物聯(lián)網(wǎng)”入選世界經(jīng)濟論壇新興科技跨平臺委員會(World Economic Forum’s Meta-Council on Emerging Technologies)評出的年度十大“技術創(chuàng)新”。世界經(jīng)濟論壇認為，“科學家正將傳感器的尺寸從毫米或微米縮小到納米級，這將讓傳感器小到足以在生物體內(nèi)循環(huán)，或者直接混入建筑材料。這意味著納米物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建邁出了至關重要的第一步，這項技術將引領醫(yī)療、能源效率和其他許多領域進入一個全新境界。”

在《科學美國人》的一篇相關文章中，作者Javier Garcia-Martinez寫道：“納米傳感器非常小，因此可以從數(shù)百萬個不同的點采集信息。隨后，外部設備可以對數(shù)據(jù)進行整合，生成極其詳細的圖像，從而顯示光、振動、電流、磁場、化學濃度和其他環(huán)境因素最細微的變化。”

市場調(diào)研機構(gòu)Technavio公司在其《2016年全球納米物聯(lián)網(wǎng)市場(2016-2020)》報告中表示：“全球納米物聯(lián)網(wǎng)市場仍處于起步階段。”Technavio研究分析師認為，該市場將在未來幾年迅猛增長，到2020年將增長24%。該研究機構(gòu)預測：醫(yī)療、制造、運輸與物流，以及能源與公用事業(yè)等領域?qū){米物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)進行大力投資。Technavio報告顯示，納米物聯(lián)網(wǎng)技術在醫(yī)療行業(yè)的前景尤為廣闊，目前已占有40%的市場份額。

前文提及的世界經(jīng)濟論壇報告顯示，物聯(lián)網(wǎng)市場仍面臨諸多挑戰(zhàn)。例如，世界經(jīng)濟論壇提到：“技術障礙便是如何整合所有必需的組件來打造一種自供電納米設備，用以檢測變化并向網(wǎng)絡傳輸信號。”和物聯(lián)網(wǎng)一樣，隱私和安全也是需要考慮的問題，尤其是對于嵌入體內(nèi)的設備。

為了更深入地了解納米物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)狀，PTC“產(chǎn)品生命周期報告”欄目與三位在研究中使用納米技術和納米級材料的大學教授進行了探討。在本系列的四篇文章中，你會看到一些研究正在設法解決世界經(jīng)濟論壇提及的自供電納米設備技術障礙——該設備應用在一款即將準備上市的產(chǎn)品中，而另外一些研究則仍處于純粹的學術研究階段。以下對這些研究進行了簡要概括：

· 佐治亞理工學院的研究人員已經(jīng)開發(fā)出了能夠從環(huán)境中收集能量的自供電納米技術設備，并將有望在未來兩三年內(nèi)推出商用非醫(yī)療產(chǎn)品。

· 馬薩諸塞大學洛厄爾分校的研究人員正在針對電磁屏蔽、隱身、抗微生物、超疏水和疏冰等應用領域，研究納米產(chǎn)品的制造工藝。他們已經(jīng)與政府機構(gòu)和私營企業(yè)開展了合作，以便將各種應用方案推向市場。

· 與此同時，在位于波士頓的東北大學，研究人員正在研究用于分析物檢測的熒光納米傳感器。不久的將來，這項研究將使個性化醫(yī)療成為現(xiàn)實。