如果不需要感測器就能收集資料，物聯網世界將會如何？

這幾年裡，一股疾風驟雨般的熱潮將物聯網推向白熱化狀態。唯恐落後一步，大型公司爭相搶購為物品建立內建感測器的初創企業。在過去四年中，被收購的物聯網初創企業總值達到300億美元。

 

物聯網完全可以成為下一個熱門事件，但是，對感測器的過度關注也許有失偏頗……

 

如果完全不需要感測器即可幫助物品收集它們周圍的環境資料，會發生什麼事？如果材料本身就是感測器呢？

 

知覺材料可能聽起來像科幻小說裡的東西，不過它正在迅速成為現實之物。業界正在開發能夠感知溫度、壓力、衝擊和其他變數的新一代材料，它將完全取代對感測器的需求。

 

這類材料不僅可以捕獲資料並轉發到雲端，而且還能對自身即時重新配置以對環境條件的變化做出反應。這類材料已經不能用智慧來形容，也許“鮮活”一詞更恰如其分。它還能通過令人驚訝的手段改變物品的設計和使用方式。

 

超越同向性時代

我們是怎麼講到這裡的？設計和工程學一向關注同向性材料，即千篇一律和完全可測的代名詞。在同向性時代，你可以建立一個設計，然後選擇一種材料在設計中執行既定功能。

 

不過，如果你讓材料來決定如何設計，而非相反，又會發生什麼事呢？我們始終從實質上看問題。例如，有一顆種子，在環境適合時會生長為參天大樹。

 

這是一個異向性材料的生動案例，它們與同向性材料表現迥異，因為行為不可預測，所以材料的效能可以根據所處環境量身定製。

 

歡迎來到異向性設計時代。

 

交通變革

想象一架飛機的蒙皮為保持最佳空氣動力特性，能自我修復彎折和凹痕。在同向性時代這種設計簡直是匪夷所思，但在異向性時代，一切皆有可能。

 

工作原理是如下：一個飛機元件（比如機翼）由塗裝了薄薄一層奈米感測器的複合材料製成，塗層起到“神經系統”的作用，使元件“感知”外界事物，例如壓力、溫度等等。

 

當機翼神經系統探測到損傷，它會給奈米晶體塗層內部未固化材料的微球發出訊號，命令微球在損傷區域釋放物質進行修補，這與在裂縫上塗抹粘合劑並使之固化的過程相差無幾。

 

空中客車公司在布裡斯托爾大學的（英國）國家複合材料中心正對這一領域進行重要攻關，令航空工業在智慧材料重塑應用方面更進一步。

 

與此同時，汽車工業使用智慧材料製造的汽車不僅可以探測損傷和自我修復，還能兼顧效能資料收集，並將其回饋到設計和工程工藝中。

 

開路權杖（Hack Rod）專案——南加州一群志同道合的汽車發燒友組成的科技團隊，一心要設計出史上第一臺使用人工智慧的智慧材料汽車。

 

在另一個案例中，保羅·加梅羅——身為歐盟資助的HARKEN專案協調員，和葡萄牙車用紡織品提供商Borgstena公司的研發經理，正在開發智慧紡織材料原型座椅和安全帶，這種材料中帶有內建感測器以探測駕駛者的心跳和呼吸頻率，以便在其打瞌睡之前發出預警訊號。

 

維護基礎設施更為便利

除了交通範疇，建築和民用工程領域更有大把機會對智慧材料翹首以待，它們在結構健康監測方面將大放異彩。

 

世界上每時每刻都有數百條道路、橋樑和其他基礎設施因為磨損和自然環境的危害，正在逐步緩慢地瓦解中。多數時候，我們甚至不知道哪些設施最急需我們的關注。

 

但如果用“智慧混凝土”建造這些設施又會如何？混凝土內部的“神經系統”會不時地檢測和評估設施狀態，並在損傷出現後立即開始自我修復。

 

麻省理工學院目前正在進行一個名為ZERO+的大型專案，旨在利用這些先進的複合材料重塑建築工業。

 

功能性織物

麻省理工學院的研究人員正在剛剛組建的美國先進功能織物聯盟中廢寢忘食地工作。一切都是為了弄出新一代織物和纖維，能夠對周圍環境進行視、聽、觸；交流溝通；儲存並轉換能量；檢測健康；控制溫度；甚至改變顏色。

 

這不是好萊塢電影，而是現實發生之事

這類功能性織物意味著衣服將超越遮身蔽體的功用。它們可以是健康代理人，以無創性方式監測體溫或分析汗液來驗證各種元素的存在。它們可以是能從太陽等外部資源獲取並保持住能量的行動式電源。它們甚至可以幫助士兵以更為快速和高效的方式適應不同的環境。

 

如果衣物不小心撕開了口子怎麼辦？織物內的奈米感測器將自動啟用自我修補程式將口子補上——與機翼和智慧混凝土的自我修復流程完全相同。

 

新型材料世界的生活

這不是好萊塢電影，而是現實發生之事。它清楚無疑地表明智慧材料將很快在你我身邊如影隨形。

 

無論是飛機工業還是基礎設施，亦或是我們所穿的衣物，這類材料在改變我們周遭世界的過程中擔當了日益重要的角色。基於新型材料的製品不僅能收集環境資料，而且還可根據資料調節效能，它們在設計領域已迫不及待地嶄露頭角。

 

智慧材料的潛力已呈君覽，美好設計生活之匙無疑將用其打造。

原文出處：物聯網智庫

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