摘要：
物聯(lián)網(wǎng)的終極，是人類將絕大多數(shù)甚至是一切物理世界的實(shí)體，進(jìn)行數(shù)據(jù)化，然后采集、研究，甚至是控制。所以物聯(lián)網(wǎng)的終極，是實(shí)現(xiàn)物理世界的谷歌搜索，以及基于這種模式上進(jìn)行其他方向創(chuàng)新的模式。
如果你上網(wǎng)搜一下物聯(lián)網(wǎng)的定義，各種百科會給出物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸，可實(shí)現(xiàn)物體與物體之間的信息交換和通訊等答案。這樣說肯定是沒有錯(cuò)，但這屬于偏技術(shù)上的一個(gè)回答，而物聯(lián)網(wǎng)對于人類的實(shí)際意義是什么呢？
物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際上是將物理世界進(jìn)行數(shù)據(jù)化，人類可以與物理世界的那些物體進(jìn)行溝通和數(shù)據(jù)采集。當(dāng)然這不是說你對著石頭說：“石頭我叫你一聲你敢答應(yīng)嗎？”然后石頭回答一句“敢！”當(dāng)然不是這個(gè)意思，而是人類可以通過第三方軟件、系統(tǒng)、人工智能等等來獲取這方面的信息，甚至是物體“主動”來提供這方面信息。
所以物聯(lián)網(wǎng)的終極，就是人類將絕大多數(shù)甚至是一切物理世界的實(shí)體，進(jìn)行數(shù)據(jù)化，然后采集、研究，甚至是控制。
所以物聯(lián)網(wǎng)的終極，是實(shí)現(xiàn)物理世界的谷歌搜索，以及基于這種模式上進(jìn)行其他方向創(chuàng)新的模式。
而談到這，就不得不提智能微塵，這個(gè)與物聯(lián)網(wǎng)幾乎同于上世紀(jì)末提出的概念。
一粒微塵大小1立方毫米，最低1美元
智能微塵是一種能夠以無線傳輸方式傳遞信息的微型電子機(jī)械傳感器。擁有電源、傳感器、嵌入式處理器、存儲器、通信部件和軟件等一系列我們今天在電腦里才會看到的功能模塊。那它的大小是多大呢？目前的技術(shù)，可以做到1立方毫米，也就是差不多一粒沙子的大小。而成本，目前最低可做到一個(gè)智能微塵1美元。
未來的智能微塵可以在數(shù)小時(shí)內(nèi)懸浮在空中，進(jìn)行搜集、處理、發(fā)射信息等。它將可以用于天氣監(jiān)測和各種各樣我們今天無法想象的工作。
它用途很廣，可探測周圍諸多環(huán)境參數(shù)，從光線強(qiáng)度變化到振動能量大小，幾乎無所不能，能夠收集到大量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，然后利用雙向無線通信裝置將這些綜合信息在微塵器件間往來傳送。
數(shù)以百計(jì)的微型微塵還能組成智能微塵監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，可以自我組織、自我維持、協(xié)同工作，用以檢測四周環(huán)境（如溫度和濕度等）參數(shù)變量。智能微塵網(wǎng)絡(luò)所有二級節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)不直接傳給中央的聚合節(jié)點(diǎn)，而是通過點(diǎn)到點(diǎn)的方式傳給一個(gè)主節(jié)點(diǎn)，不同智能微塵的數(shù)據(jù)通過整個(gè)智能微塵監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行共享。
每個(gè)智能微塵中德收發(fā)器和嵌入式系統(tǒng)構(gòu)成了基于本地分析、分布控制的智能微塵網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是任意兩個(gè)智能微塵物理上不相聯(lián)，但能共享智能微塵上的數(shù)據(jù)。信息共享可導(dǎo)致特殊類型的智能微塵協(xié)作，這種協(xié)作可產(chǎn)生比單個(gè)微塵更多的信息。
智能微塵有四大模塊四大特點(diǎn)
1）傳感器模塊：傳感器作為整個(gè)智能微塵系統(tǒng)的核心部件，擔(dān)負(fù)著收集周圍環(huán)境信息并轉(zhuǎn)換成電信號的重任，通常收集的信息包括光線、溫度、振動、聲音、濕度、氣體、電磁場等。作為超小型化的產(chǎn)品，單個(gè)微塵通常可以只采集單種數(shù)據(jù)，而多個(gè)微塵組成傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)可以協(xié)同工作，對一定范圍內(nèi)的環(huán)境情況進(jìn)行綜合檢測。基于 MEMS 加工技術(shù)的傳感器模塊除功耗外基本能復(fù)合智能微塵系統(tǒng)的要求。
2）微處理模塊：負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算的部分，包括傳感器傳輸過來的電信號的解析、收發(fā)裝臵對數(shù)據(jù)信號的發(fā)射與接收。整個(gè)模塊通常以微控制器為內(nèi)核，包括核心處理器、AD/DA 轉(zhuǎn)換器、存儲器等。目前國外研究大多采用 ARM 構(gòu)架，功耗和體積比較符合智能微塵系統(tǒng)需求。
3）通信模塊：當(dāng)多個(gè)微塵組成傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)，節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)或者基站間的信息交互需要通信模塊，按照傳輸距離的要求不同通常可分為 RFID 通信和激光通信。RFID 傳輸距離較短，但可實(shí)現(xiàn)全方位通信，不受小體積的障礙物影響，適用于大部分的短距離應(yīng)用；而激光通信傳輸距離特別遠(yuǎn)，功耗較低，一般只用在超遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸上，伯克利曾成功試驗(yàn)了傳輸 20km 的 laser mote。
4）能源模塊：對于智能微塵系統(tǒng)的工作時(shí)長來說，自供給系統(tǒng)是必須的。因此能源模塊分為能源采集和能源存儲兩部分。采集部分通常采用太陽能薄膜電池板，存儲部分采用高能量密度的鋰電池或者集成度較高、可基于片上工藝的固態(tài)電池。
智能微塵的尺寸通常在立方毫米量級，可單獨(dú) or 布撒工作，具備 4 個(gè)特點(diǎn)：
1）對于周遭環(huán)境的單一或者多個(gè)的探測：通常包括聲音、光線、溫度、濕度、震感、電磁場、氣體等。
2）尺寸在立方毫米量級、功耗極低，攜帶方便。
3）具備能源采集、自供給系統(tǒng) 。
4）組網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)通信，具備數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)交換功能，保證實(shí)時(shí)、快速、準(zhǔn)確的信息傳遞。
工作原理：
①傳感器模塊采集周邊的環(huán)境信號，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)教幚砟K進(jìn)行分析；
②分析過后的數(shù)據(jù)信息通過通信模塊與外界進(jìn)行交互；
③根據(jù)組網(wǎng)需求，進(jìn)行系統(tǒng)間的通信協(xié)作。
以2012 年密歇根大學(xué)的 1mm3（1.1mm×2.21mm×0.4mm）智能微塵樣機(jī)為例：180nmCMOS 技術(shù)加工的太陽能電池，ARM 的 Cortex-M0 微處理器，RF 通信系統(tǒng)，低壓 SRAM、溫度和圖像傳感器。整個(gè)系統(tǒng)的功耗控制在 100uW 以下，具備實(shí)際可操作性。但因其壽命上存在缺失，產(chǎn)品價(jià)格非常高昂，以致于推廣近乎于無，目前產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)也集中在MEMS以及納米加工技術(shù)和模塊間的集成設(shè)計(jì)，“體積更小、功耗更低、集成度更高”是追求的唯一。
研究小組指出，智能微塵可用于監(jiān)控像橋梁或摩天大樓等大型建筑物的每一個(gè)細(xì)微變化，在房屋內(nèi)裝配智能微塵，可反饋照明、溫度、一氧化碳指數(shù)和居住占有率的情況。同時(shí)，它還可以在物理世界中運(yùn)行谷歌搜索，例如：尋找鑰匙時(shí)，運(yùn)行程序會回答鑰匙在哪里。
神不神奇？
它甚至還能在生物體內(nèi)進(jìn)行搜索。
在醫(yī)學(xué)植入領(lǐng)域，可將智能微塵放置在人體內(nèi)，可以監(jiān)控患者的生命體征，例如：在一項(xiàng)未公布的研究中，該研究小組將一個(gè)迷你微粒植入老鼠腫瘤之中，能夠反饋腫瘤的生長情況。
IDC 預(yù)計(jì)全球物聯(lián)網(wǎng)市場將以 16.9%的年復(fù)合增長率擴(kuò)張，預(yù)計(jì)到 2020 年市場規(guī)模有望達(dá)到 1.7 萬億美元。未來物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的發(fā)展要素更多的集中在技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品的多元化。傳感技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)的核心支撐技術(shù)，創(chuàng)新型的智能微塵的出現(xiàn)將擁有更廣泛的產(chǎn)品組合，顛覆傳感應(yīng)用方式。據(jù) Yole developement 預(yù)測，到 2018 年達(dá)到 215 億美元，年復(fù)合增長率 13.4%。
智能微塵作為一種全新性的產(chǎn)品，將對許多應(yīng)用方式產(chǎn)生顛覆，在軍事領(lǐng)域、智能家居、建筑物安全檢測、遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)控、防災(zāi)/大氣檢測等領(lǐng)域產(chǎn)生有別于以往的大規(guī)模應(yīng)用。
1）軍事領(lǐng)域應(yīng)用：作為體積在 mm3 量級、具備自供給能力的微塵系統(tǒng)，隱蔽性極強(qiáng)，同時(shí)又具備獲取多種數(shù)據(jù)、靜距離探測目標(biāo)的能力，非常適合部署在戰(zhàn)場上（智能微塵概念起因也是美國國防部贊助的系列傳感技術(shù)的研究）。當(dāng)多個(gè)智能微塵通過各種形式布撒在目標(biāo)區(qū)域并組網(wǎng)后，將形成嚴(yán)密的監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，可探查地方的一舉一動。如果配備不同傳感功能的微塵還可以采集空氣中的化學(xué)成分來預(yù)告生化攻擊，布撒在水中則可以檢測水質(zhì)情況。
2）災(zāi)害監(jiān)控領(lǐng)域應(yīng)用：當(dāng)組網(wǎng)達(dá)到一定密度時(shí)，特別適合在廣闊的區(qū)域布臵進(jìn)行監(jiān)控，比如在森林中布臵檢測溫度的微塵系統(tǒng)，能及時(shí)地記錄火源位臵，有助于減少損失。同時(shí)微塵系統(tǒng)也適合監(jiān)測大氣成分，監(jiān)控氣體污染的情況。
3）智能家居：基于微塵系統(tǒng)的小尺寸，當(dāng)它適用于智能家居系統(tǒng)時(shí)，不會占用原本的空間，可有效地降低安裝和維護(hù)的成本。比如布置在客廳時(shí)可檢測用戶位置的變化自動控制照明裝置的開合，也可檢測大氣環(huán)境的變化，是否有害物質(zhì)超標(biāo)等；當(dāng)布置在水閥中時(shí)便可以水質(zhì)情況。
4）智能電網(wǎng)：通過開發(fā)具備測量電流強(qiáng)度功能的氮化鋁壓電懸臂梁結(jié)構(gòu)的 MEMS 電流傳感器，布置在電網(wǎng)系統(tǒng)中便具備偵察電力供應(yīng)狀況的能力。
5）健康監(jiān)控及醫(yī)療應(yīng)用：作為便攜式的體外測量儀適用于遠(yuǎn)程監(jiān)控，在用戶生活的環(huán)境中布置配置不同傳感內(nèi)容的微塵系統(tǒng)，可以隨時(shí)監(jiān)控用戶的生活，提高用戶的舒適程度。比如衣服里的微塵可以檢測體溫的變化、手上的微塵可以監(jiān)測血壓的變化。未來微塵系統(tǒng)甚至可以植入人體，用于監(jiān)測血糖含量變化等。
雖然智能微塵不是新概念，但2015年卻是首次進(jìn)入了炒作周期曲線（Gartner技術(shù)成熟度曲線），并有可能成為新的創(chuàng)新觸發(fā)點(diǎn)。
目前智能微塵技術(shù)的市場滲透率尚不足 1%，只有少量實(shí)驗(yàn)室和 DARA 在研究。但考慮到它有可能產(chǎn)生的深遠(yuǎn)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會與法律影響，未來發(fā)展值得關(guān)注。