如果不需要传感器就能收集数据,物联网世界将会如何?

    如果完全不需要传感器即可帮助物品收集它们周围的环境数据,会发生什么事?如果材料本身就是传感器呢?
 
    这几年里,一股疾风骤雨般的热潮将物联网推向白热化状态。唯恐落后一步,大型公司争相抢购为物品创建内置传感器的初创企业。在过去四年中,被收购的物联网初创企业总值达到300亿美元。
 
    物联网完全可以成为下一个热门事件,但是,对传感器的过度关注也许有失偏颇……
 
    如果完全不需要传感器即可帮助物品收集它们周围的环境数据,会发生什么事?如果材料本身就是传感器呢?
 
    知觉材料可能听起来像科幻小说里的东西,不过它正在迅速成为现实之物。业界正在开发能够感知温度、压力、冲击和其他变量的新一代材料,它将完全取代对传感器的需求。
 
    这类材料不仅可以捕获数据并转发到云端,而且还能对自身即时重新配置以对环境条件的变化做出反应。这类材料已经不能用智能来形容,也许“鲜活”一词更恰如其分。它还能通过令人惊讶的手段改变物品的设计和使用方式。
 
超越同向性时代
 
    我们是怎么讲到这里的?设计和工程学一向关注同向性材料,即千篇一律和完全可测的代名词。在同向性时代,你可以创建一个设计,然后选择一种材料在设计中执行既定功能。
 
    不过,如果你让材料来决定如何设计,而非相反,又会发生什么事呢?我们始终从实质上看问题。例如,有一颗种子,在环境适合时会生长为参天大树。
 
    这是一个异向性材料的生动案例,它们与同向性材料表现迥异,因为行为不可预测,所以材料的性能可以根据所处环境量身定制。
 
    欢迎来到异向性设计时代。
 
交通变革
 
    想象一架飞机的蒙皮为保持空气动力特性,能自我修复弯折和凹痕。在同向性时代这种设计简直是匪夷所思,但在异向性时代,一切皆有可能。
 
    工作原理是如下:一个飞机组件(比如机翼)由涂装了薄薄一层纳米传感器的复合材料制成,涂层起到“神经系统”的作用,使组件“感知”外界事物,例如压力、温度等等。
 
    当机翼神经系统探测到损伤,它会给纳米晶体涂层内部未固化材料的微球发出信号,命令微球在损伤区域释放物质进行修补,这与在裂缝上涂抹粘合剂并使之固化的过程相差无几。
 
    空中客车公司在布里斯托尔大学的(英国)复合材料中心正对这一领域进行重要攻关,令航空工业在智能材料重塑应用方面更进一步。
 
    与此同时,汽车工业使用智能材料制造的汽车不仅可以探测损伤和自我修复,还能兼顾性能数据收集,并将其回馈到设计和工程工艺中。
 
    开路权杖(Hack Rod)项目——南加州一群志同道合的汽车发烧友组成的科技团队,一心要设计出一台使用人工智能的智慧材料汽车。
 
    在另一个案例中,保罗·加梅罗——身为欧盟资助的HARKEN项目协调员,和葡萄牙车用纺织品提供商Borgstena公司的研发经理,正在开发智能纺织材料原型座椅和安全带,这种材料中带有内置传感器以探测驾驶者的心跳和呼吸频率,以便在其打瞌睡之前发出预警信号。
 
维护基础设施更为便利
 
    除了交通范畴,建筑和民用工程领域更有大把机会对智能材料翘首以待,它们在结构健康监测方面将大放异彩。
 
    世界上每时每刻都有数百条道路、桥梁和其他基础设施因为磨损和自然环境的危害,正在逐步缓慢地瓦解中。多数时候,我们甚至不知道哪些设施最急需我们的关注。
 
    但如果用“智能混凝土”建造这些设施又会如何?混凝土内部的“神经系统”会不时地检测和评估设施状态,并在损伤出现后立即开始自我修复。
 
    麻省理工学院目前正在进行一个名为ZERO+的大型项目,旨在利用这些先进的复合材料重塑建筑工业。
 
功能性织物
 
    麻省理工学院的研究人员正在刚刚组建的美国先进功能织物联盟中废寝忘食地工作。一切都是为了弄出新一代织物和纤维,能够对周围环境进行视、听、触;交流沟通;存储并转换能量;检测健康;控制温度;甚至改变颜色。
 
这不是好莱坞电影,而是现实发生之事
 
    这类功能性织物意味着衣服将超越遮身蔽体的功用。它们可以是健康代理人,以无创性方式监测体温或分析汗液来验证各种元素的存在。它们可以是能从太阳等外部资源获取并保持住能量的便携式电源。它们甚至可以帮助士兵以更为快速和高效的方式适应不同的环境。
 
    如果衣物不小心撕开了口子怎么办?织物内的纳米传感器将自动启用自我修补程序将口子补上——与机翼和智能混凝土的自我修复流程完全相同。
 
新型材料世界的生活
 
    这不是好莱坞电影,而是现实发生之事。它清楚无疑地表明智能材料将很快在你我身边如影随形。
 
    无论是飞机工业还是基础设施,亦或是我们所穿的衣物,这类材料在改变我们周遭世界的过程中担当了日益重要的角色。基于新型材料的制品不仅能收集环境数据,而且还可根据数据调节性能,它们在设计领域已迫不及待地崭露头角。
 
    智能材料的潜力已呈君览,美好设计生活之匙无疑将用其打造。


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