העתיד של אבק חכם ומערכות מיקרו-לקטרומכניות (ממ)

הבנה של אבק חכם ומנו

מערכות מיקרואלקטרוניקה (MEMS) ואבק חכם מייצגים התכנסות של מיניטוריזציה, חישה ותקשורת אלחוטית כי הוא לעצב מחדש איסוף נתונים על פני תעשיות.תקני MEMS משלבים אלמנטים מכניים, חיישנים, אקטוטורים ואלקטרוניקה על סיליקון משותף סיליקון משותף סיליקון משותף סיליקון משותף סיליקון משותף סיליקון משותף סיליקון משותף סיליקון משותף סיליקון דרך טכניקות מיקרו-תזונה אלחוטית נגזרת של ייצור מעגלים משולבים.

המונח "אבק חכם" הוטבע בסוף שנות ה-90 על ידי חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה, ברקלי, שחזה חיישנים אוטונומיים שניתן לפרוס כמו אבק.כל mote היה מכיל מקור כוח, חיישן, מעבד, משדר רדיו, כל ארוז בנפח של פחות ממטר מעוקב אחד, בעוד אבטיפוס מוקדם היו גדולים יותר, התקדמות מתמשכת במרקם, אנרגיה נמוכה, קציר, הביאו מיליארדי אלקטרוניקה גבוהה יותר, 000, 000, 000 אלקטרוניקה מודרנית, הם מחזירים, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 אלקטרוניקה מודרניים, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000.

יישומים נוכחיים

טכנולוגיית MEMS כבר מוטבעת עמוק בכל יום מכשירים ומערכות תעשייתיות.הגמישות של חיישני MEMS נובעת היכולת שלהם לזהות האצה, קצב זוויתי, לחץ, טמפרטורה, שדות מגנטיים, סוכנים כימיים וביולוגיים ואפילו קול.

יישומים אלה מפגינים את בגרות של ייצור MEMS ואימוץ נרחב של טכנולוגיית מיקרוסנסטור.עם זאת, את מלוא הפוטנציאל של אבק חכם - שבו motes לפעול באופן אוטונומי במשך שנים תוך תקשורת על רשתות עצומות - דורש חדשנות נוספת בשלטון, תקשורת ואינטליגנציה.

עתידו של אבק חכם ומנו

התקדמות בתחום האנרגיה וניהול הכוח

אחת החסמים המשמעותיים ביותר לפריצת אבק חכמה היא תוחלת החיים המוגבלת של סוללות.חיישנים עתידיים ימשוך יותר ויותר אנרגיה מהסביבה שלהם.טכניקות קציר אנרגיה להמיר רטטים מכווצים, ⁇ תרמיים, אור או אנרגיית תדר רדיו לתוך חשמל. ⁇ melectric meMS יכול להדגים את חיי האלקטרוניקה הרגילים ללא הגבלת זמן, כמו גם מתקני ניקוי מגנטיים ממכשירים; מכשירים גמישים, ניצול טמפרטורה; תאים פוטו-פוחיות על פני השטח יכול להוכיח ביעילות, כגון ממעבדות:

פרוטוקולי תקשורת ורשת

(פלטפורמות אמינות, תקשורת בעוצמה נמוכה היא אתגר קריטי.רדיו מסורתיים צורכים יותר מדי אנרגיה עבור motes כי חייב שנים האחרונות. גישות מתפתחות כוללות תקשורת אחורית, שבו חיישן משקף אותות רדיו מכוונים להעברת נתונים; מילימטרים בקנה מידה של IoT אופטיים באמצעות נוריות או לייזרים עבור קישורים לטווח קצר של קו-ראייה; ותקשורת אקוסטית באמצעות מוצקים או נוזלים.

שילוב עם בינה מלאכותית

אבק חכם מייצר כמויות עצומות של נתוני חיישן גולמי. Transmitting כל הנתונים לשרת מרכזי היה להציף את יכולת הרשת ולנקז כוח. על ידי שילוב למידת מכונה ישירות על החיישן - AI - מכשיר יכול לזרז נתונים, לזהות דפוסים, ולהעביר רק מידע רלוונטי. מסגרות זיהוי זעירות כגון TensorFlow Lite Micro מאפשרות רשתות עצביות לרוץ על microcontrols זעירות יותר מאשר גרגר של אורז חכם, כגון ניטור אורגני הגדרות טיפוליות, כגון זיהוי.

טרנספורמציות ביו-רפואיות ובריאות

טכנולוגיית MEMS מיועדת לחולל מהפכה ברפואה על ידי מתן ניטור רציף, פולשני מינימלי של פרמטרים פיזיולוגיים.לחיישנים MEMS להציב או בתוך הגוף יכול לעקוב אחר רמות גלוקוז, pH, טמפרטורה, לחץ, וכוחות ביומכניים. קפסולות אבק חכמות בלתי ניתנות לאבחון מצבים גסטרוטרופיים, בעוד שתלים תת-דרמאליים יכולים לפקח על מחלות כרוניות ב-FLT:0 ג'נדרוייט אוניברסיטת הופקינס, כלומר, דרישות עצביות אלה יכולות לשחזר חומרים עצביים או לתקן את התקני אבטחה, כלומר, כלומר, חומרים עצביים, כלומר, כלומר, כלומר, חומרים עצביים, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, חומרים עצביים, חומרים כימיים אלה, כלומר, כלומר, חומרים עצביים, חומרים עצביים, כלומר, כלומר, חומרים כימיים.

פיקוח סביבתי ותשתיות גדול

(הפצה של אבק חכם על פני אזורים רחבים יכולה ליצור רשתות צפופים, בזמן אמת לחישה עבור מדעי הסביבה והנדסה אזרחית.בחקלאות, רשתות mote יכולות למדוד לחות אדמה, רמות תזונתיות, וריאציות מיקרוקליליות כדי לייעל נוקשות והפריה.בתגובה לאסונות, אבק חכם מפוזר ממטוסים יכול למפות זרמי גז רעילים, לזהות ניצולים מתחת לשפשף, או לפקח על שלמות מבנית לאחר רעידת אדמה גבוהה, לאחר רעידות האוקיינוס, יש צורך באקלים רב יותר, ואקלים רב יותר, כלומר, כלומר, 0 קיבולת גבוהה של תאים חכמים של תאים אלה, ואקלים, אטמוספירה גבוהה של פחמן דו-חמצני, יש צורך, ואקלים, יש צורך, ואקלים רב יותר, ואקלים רב יותר, 000 גבוה, ולהפחית, ולהפחית את הפחתת כמות גבוהה של תאים של תאים של פחמן גבוה של פחמן גבוה, ואקלים: 1.2, יש צורך, קיבולת גבוהה של תאים חכמים של תאים של פחמן גבוה של פחמן דו-חמצני, יש צורך בטמפרטורות ספירת מים קיבולת גבוהה, קיבולת גבוהה, קיבולת גבוהה, יש צורך, 000, 000, יש צורך, 000, 000, 000, 000, 000 קיבולת גבוהה, 000 קיבולת גבוהה, 000

חידושים צבאיים והגנתיים

ארגוני הגנה בוחנים אבק חכם למעקב, רנסנסנס וגילוי איומים. Miniaturized אקוסטי, סיסמי וחיישנים כימיים יכולים להיות מנופים אוויר כדי ליצור מודעות זמנית באזורים שלא ניתן למנוע.מערכות ניווט מבוססות MEMS תומכים ניווט מבוסס מערכות ניווט בלתי-מחדש GPS עבור מל"טים ותחמושת.עם זאת, הטבע הכפול מעלה חששות את אוטונומיה לגבי פרטיות, פרטיות, אחריות, אחריות ופעולות, אשר יש לטפל בהסכמים בינלאומיים, באמצעות מדיניות.

אתגרים לOvercome

כוח קונסטרינטים וגמישות

גם עם קצירת אנרגיה, שמירה על פעילות אמינה לאורך שנים ללא תחזוקה עשויה לחוות דיפוסים כוח, סחף רכיב, או נזק פיזי. Redundancy ופרוטוקולים רשתיים של עצמו יכול להפחית כמה בעיות, אבל עקביות הייצור ויציבות החומרית ארוכת טווח נשארים פתוח שאלות מחקר.התתתת חום בפריסה גבוהה של מטעני מעמיסות גם דורשת עיצוב תרמי.

אבטחת מידע ופרטיות

רשתות אבק חכמות הן פגיעות לרדיוים בעלי כוח נמוך, להדהים, להתקפות מניעת שירות. הצפנה שידורים על רדיוים בעלי כוח נמוך יקר חישובי.אלגוריתמים קריפטוגרפיים ומודולים אבטחת חומרה המשולבים בחבילות MEMS מפותחים, אך חששות נרחבים לאימוץ.פרטי פרטיות הם חמורים כאשר מוטות הן מוצבות במרחבים ציבוריים או פרטיים ללא הסכמה - שיחות למסגרות דומות לאלה הן רכות יותר.

ייצור סקאביות ועלויות

בעוד שמרקם MEMS הוא בוגר עבור יישומים גבוהים, ייצור באמת זול אבק חכם טח (העלות הגבוהה ביותר בכל אחד) דורש התקדמות באריזות, בדיקות, ואסיפה. שילוב heterogeneous - תוך שימוש בחיישנים של MEMS עם לוגיקה, זיכרון, מקורות כוח במודול מיוצר יחיד - הוא תחום פעיל של מחקר.

השלכות מוסריות וסוציליות

אי-השוויון של אבק חכם יכול לאפשר מעקב מתפשט, העלאת חששות לגבי חירויות אזרחיות.מדיניות חייבת להגדיר שימוש מקובל, בעלות על נתונים, ואת הזכות לבחור.בנוסף, טביעת הרגל הסביבתית של מטעים המבוססים על סיליקון, כולל שימוש באנרגיה ובזבוז כימי, צריך להיות מצמצם.

מסקנה

אבק חכם ומנוMS נעים מתחנות מעבדה לטכנולוגיות מעשיות אשר יתבססו על הדור הבא של חיישנים מחוברים.היכולת שלהם לספק נתונים מפורטים, בזמן אמת בגורם צורה קומפקטי פותח אפשרויות מרגשות בתחומים רבים - החל מבריאות וחקלאות ועד הגנה ומדע סביבתי.כפי שהתקדמות בקצירת אנרגיה, יתרון AI ותקשורת בעוצמה נמוכה להתגבר על מגבלות הנוכחיות, אנו יכולים לצפות אבק חכם להפוך לחלק בלתי נפרד של מהנדסי אבטחה וספקי אבטחה חכמים, לא רק על קיימות, אלא על חברות אבטחה חכמות, אלא על קיימות, אלא על מנת להבטיח שיתוף פעולה, על קיימות, על קיימות, על קיימות, על קיימות, ועל מערכות אבטחה חכמות, על פני כדור הארץ, על מנת להבטיח כי אין ספק יותר, על פני כדור הארץ, על מנת להבטיח כי אין ספק חכם יותר, על מנת להבטיח כי אין יותר, מערכות אבטחה חכמות, על מנת להבטיח כישרוני אבטחה, מערכות אבטחה חכמות, מערכות אבטחה חכמות, מערכות אבטחה, מערכות אבטחה חכמות, מערכות אבטחה, מערכות אבטחה, מערכות אבטחה חכמות יותר, מערכות אבטחה, וספקי אבטחה חכמות יותר, מערכות אבטחה חכמות יותר, מערכות אבטחה חכמות, וספקי אבטחה, מערכות אבטחה, מערכות אבטחה, מערכות אבטחה, מערכות יחסים עם יותר, מערכות אבטחה, מערכות אבטחה חכמות יותר, מערכות אבטחה חכמות יותר, מערכות אבטחה