《科学美国人》2016十大新兴科技：（二）：物联网纳米化

编译 小西爱吃糖

2016十大新兴科技是由世界经济论坛评选，新兴科技元委员会编撰，其中包括先进科技推广成员《科学美国人》杂志主编Mariette DiChristina。我们相信这十大科技有能力改善我们的生活质量，实现行业转化并保卫我们的星球。十大科技清单也提供了一个机会，让我们可以在这些技术未被广泛采纳前，就可能的人文，社会，经济和环境风险问题展开讨论。

物联网就是用低价的微型传感器和微处理器搭配小型供电设备和无线天线，温度计，汽车，门锁，甚至宠物追踪器，正在快速扩张着从计算机和移动设备到真实世界的普通物品的网络世界。新型物联网设备每天都在诞生，分析家们相信2020年为止将达到300亿之多。

物联网设备不断涌现，尤其是人工智能系统监视和控制的设备，赋予普通物品惊人的能力 —— 比如屋子的大门会在屋主下班回家时识别主人并解锁，或者一个植入的心脏监视器会在器官出问题时通知医生。但是网络世界真正的大爆炸即将到来。

科学家们已经开始将传感器的尺寸从毫米或微米缩小到纳米级别，小到可以在人体内循环，和建筑材料混合。这是走向纳米物联网重要的第一步，可以将服药，节能和很多其他领域带入一个新维度。

现今一些最先进的纳米传感器已经通过生物合成工具制成，用以改造单细胞生物，比如细菌。现在的目标是制作简易的生物计算机，用DNA和蛋白质识别特别的化学标靶，储存些许信息，然后通过改变颜色汇报状态或者释放其他容易识别的信号。Synlogic 是一家位于麻省剑桥的创业公司，正致力于将使用可计算益生菌治疗少见的新陈代谢紊乱的方法商业化。除了药物，这种细胞级纳米感应器还可以在农业和制药业广泛使用。

许多纳米传感器是用非生物材料制造的，比如碳素纳米管可以作无线天线，既能感应又能发信号。因为他们很小，纳米传感器可以从上百万个不同的点收集信息。外设可以整合数据生成无比细致的地图，展示光线，震动，电流，磁场，化学浓度和其他环境条件的细微变化。

从小型纳米传感器到纳米物联网的转变是不可避免的，但是不得不面对巨大挑战。其中一个技术障碍是，整合所有需要自供能量的纳米设备的零件，去侦测变化，把信号发送去网络。 其他障碍包括隐私和安全方面的棘手问题。任何有意或无意放入身体的纳米设备，可能有毒或者激起免疫反应。这一技术也会让不受欢迎的监管成为可能。通过嵌入简单风险不大的有机体，比如植物和工业生产使用的无传染性的微生物，初始的纳米传感器应用能够避免最让人烦恼的问题。

一旦进入纳米时代，纳米物联网可以提供更多细致，廉价和最新的生活场景，我们的城市，家居环境，工厂 —— 甚至我们的身体。今天的交通信号灯，可穿戴和监控视频都联网了。下一步，上亿的纳米传感器会收获大量的实时信息并传上云端。