康奈爾大學(xué)新研發(fā)的微型傳感器，小到一美分硬幣上可以放3萬個(gè)。這種微型傳感器可放入活體組織中傳輸信號(hào)，放入大腦中是不是可以洞察你的喜怒哀樂了。

神學(xué)家們一直在探討一個(gè)很無聊的問題，一個(gè)針尖上可以站多少天使在舞蹈。

現(xiàn)在新的問題來了，一個(gè)硬幣上可以放多少個(gè)微型傳感器。

康奈爾大學(xué)納米電子學(xué)的研究人員最近開發(fā)出了一種微型傳感器，非常微小，可以在一美分硬幣的一面安裝3萬個(gè)。團(tuán)隊(duì)論文，「使用光學(xué)無線集成電路的微型傳感器」，4月17日發(fā)表在美國國家科學(xué)院院刊上。

網(wǎng)友評(píng)論說，Yuval Harari 所說的故事將要變成現(xiàn)實(shí)了。

這個(gè)小物件兒基本上只有單細(xì)胞生物草履蟲那么大。而且可以監(jiān)測(cè)活體組織當(dāng)中的數(shù)據(jù)。看起來還真有那么點(diǎn)兒像...

草履蟲

暢銷書《人類簡(jiǎn)史》作者，以色列歷史學(xué)家尤瓦爾·諾瓦·赫拉利 (Yuval Noah Harari)去年曾經(jīng)在訪談中表示，

「數(shù)以百萬計(jì)的微型納米機(jī)器人和傳感器監(jiān)測(cè)人體內(nèi)發(fā)生的事情。他們可以發(fā)現(xiàn)癌癥或某些傳染病的征兆，并為保護(hù)人體健康與這些危險(xiǎn)做斗爭(zhēng)。」

「而這套系統(tǒng)不僅可以監(jiān)控患病出錯(cuò)的身體部位；它還可以監(jiān)控人的情緒，情感和想法。這意味著一套外部系統(tǒng)可能比本人更了解自己。」

恐懼、憤怒、愛情，或任何人類的情感，最終都不過是一種生物化學(xué)過程。

試想把這種傳感器，植入到人體組織當(dāng)中，是不是可以體察到很多細(xì)枝末節(jié)的微妙訊號(hào)呢？

有機(jī)和無機(jī)的結(jié)合，帶來更多哲學(xué)的思考。當(dāng)機(jī)器可以感知機(jī)體的每一個(gè)變化，你的喜怒哀樂，一顰一笑都會(huì)反映成信號(hào)。

把這種傳感器放進(jìn)身體里，是不是就像一個(gè)變小的蟻人？

也有網(wǎng)友評(píng)論，怎么判斷自己體內(nèi)已經(jīng)有了這種傳感器，真是細(xì)思極恐。參看以下腦洞評(píng)論，還有人把它比喻成《圣經(jīng)》啟示錄里的獸印...

麻雀雖小，五臟俱全

這些微型傳感器麻雀雖小，五臟俱全，配有集成電路、太陽能電池和發(fā)光二極管(LED) ，能夠利用光，進(jìn)行發(fā)電和傳輸通信。

它們是大規(guī)模制造出來的，每個(gè)8英寸的晶圓片上有多達(dá)100萬個(gè)晶圓，每個(gè)設(shè)備的成本也只相當(dāng)于一枚硬幣的幾分之一。

物理學(xué)家Paul McEuen，電子與計(jì)算機(jī)工程副教授Alyosha Molnar，和康奈爾大學(xué)博士后Alejandro Cortese博士共同設(shè)計(jì)了一個(gè)平臺(tái)，用于生產(chǎn)他們的光無線集成電路(OWICs)——100微米大小的微型傳感器，人眼只能看到一個(gè)小斑點(diǎn)，可能還沒臉上的毛孔大。

「從某種意義上說，打造這樣的微型傳感器是我們一直以來的一個(gè)想法，」McEuen說，他是康奈爾大學(xué)納米科學(xué)和微系統(tǒng)工程(NEXT Nano)工作組的聯(lián)合主席。「大小縮小了一個(gè)數(shù)量級(jí)以后，就可以大規(guī)模制造了。」

把LED裝冰箱一共分幾步

OWICS其實(shí)相當(dāng)于一個(gè)草履蟲大小的智能手機(jī)，甚至可以安裝APP。但是和手機(jī)不同的是，研究人員并沒有依賴繁瑣的無線電技術(shù)通信，而是用光作為通信媒介。

說到光，就不得不提傳感器里面的一個(gè)重要元件，就是LED。

納米技術(shù)領(lǐng)域，在硅晶片上放置微型電路相對(duì)來說比較容易，McEuen 說，但是添加 LED 比較難，因?yàn)樗怯梢环N特殊材料砷化鎵制成的。為了將 LED 轉(zhuǎn)移到有電子元件的晶片上集成起來，研究人員開發(fā)了一種復(fù)雜的裝配方法，需要15層以上的光刻法，30種不同的材料和100多個(gè)復(fù)雜的步驟。

上圖顯示了一個(gè)電壓感應(yīng) OWIC，它能放進(jìn)一枚硬幣背面的林肯紀(jì)念堂內(nèi)。圖片來源: Alejandro Cortese

而且本來就不是看的見摸的著的東西，操作這種傳感器，必須得是在顯微鏡下面。所以就需要對(duì)納米尺度和微米尺度有個(gè)清晰的直覺。

傳感器懂你：從身心到靈魂

OWIC可以在比較復(fù)雜的環(huán)境中測(cè)量電壓和溫度，比如活體組織和微流體系統(tǒng)當(dāng)中。比如，一個(gè)裝有神經(jīng)傳感器的 OWIC 能夠記錄體內(nèi)的神經(jīng)信號(hào)，并通過 LED 閃爍顯示的編碼信號(hào)來傳輸結(jié)果。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證，研究小組與應(yīng)用與工程物理學(xué)教授、論文合著者克里斯?徐(Chris Xu)的實(shí)驗(yàn)室合作，成功地將一個(gè)帶有溫度傳感器的 OWIC 嵌入大腦組織，并將結(jié)果無線傳輸了出來。

Mceuen，Molnar 和 Cortese 已經(jīng)成立了他們自己的公司 OWIC Technologies，并計(jì)劃將微傳感器項(xiàng)目商業(yè)化，目前已提交專利申請(qǐng)。

這種OWIC微小，成本低，可以在更復(fù)雜的環(huán)境里用較低能耗完成任務(wù)，也會(huì)在此基礎(chǔ)上衍生出各種新一代的微傳感器。

微型傳感器是迄今為止最為成功并最具實(shí)用性的微型機(jī)電器件。正是因?yàn)樗哂畜w積小、重量輕，性能好，成本低等特點(diǎn)，才得以在日常生活中廣泛應(yīng)用。

在這個(gè)數(shù)字化時(shí)代，我們可以用微型傳感器創(chuàng)建電子標(biāo)簽，將其附加到產(chǎn)品上，能起到標(biāo)識(shí)識(shí)別、物流跟蹤、信息采集等作用。

同時(shí)超微傳感器可以實(shí)時(shí)追蹤人體內(nèi)任意器官、肌肉結(jié)構(gòu)、甚至是神經(jīng)組織，能夠檢測(cè)到包括心跳，呼吸頻率和肺部的聲音。此外，它可以檢測(cè)用戶的身體活動(dòng)，并將其與從心臟和肺部獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步，以監(jiān)測(cè)身體總體健康狀況。

將微型傳感器依靠附著在皮膚上來記錄心臟的活動(dòng)，血液流動(dòng)以及其他器官健康。

微傳感器嵌入納米機(jī)器人應(yīng)用到了醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。它可以在人體內(nèi)自由行動(dòng)，直接鎖定并消滅病毒，還可以越過阻塞的動(dòng)脈或腫瘤直接向器官輸送藥物。還能夠輔助外科醫(yī)生做毫米級(jí)視網(wǎng)膜開刀手術(shù)。

更有趣的是，在2016年，麻省理工和慕尼黑工業(yè)大學(xué)將傳統(tǒng)折紙藝術(shù)和現(xiàn)代科技相結(jié)合，推出了一款微型折紙機(jī)器人。這款機(jī)器人不僅能折紙，而且能跑、能游泳、還能搬運(yùn)東西。

就在不久前，加州大學(xué)伯克利分校的工程師們開發(fā)出一種沙粒大小的傳感器：neural-dust，可被植入到神經(jīng)或器官附近，利用超聲波供電和傳輸數(shù)據(jù)，讀取身體數(shù)據(jù)。neural-dust可以作為無線供電的植入大腦芯片，這類研究有望用于下一代的控制假肢、外骨骼和機(jī)器人，以及通過大腦-機(jī)器接口來治療大腦和身體的疾病。

近日，麻省理工研發(fā)出可以將電子傳感器嵌入到彈性織物中，從而能夠制造出可用于監(jiān)測(cè)重要生命體征（例如溫度，呼吸率和心律）的衣服。

這種內(nèi)置傳感器的衣服不僅可以機(jī)洗，而且還可以將其取下并轉(zhuǎn)移到其他衣物上。從外觀上看，它就是一件我們通常穿的衣服。但從內(nèi)部看，你可以看到觸及皮膚的微傳感器。

研究人員在健身房鍛煉時(shí)對(duì)內(nèi)置傳感器的衣服進(jìn)行了測(cè)試，讓他們監(jiān)測(cè)人體溫度、心率和呼吸頻率的變化。過程中研究人員可以觀察到身體不同部位的溫度變化，以及這些變化之間的關(guān)聯(lián)。

嵌入衣物中的傳感器可以將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)?a href="http://www.asorrir.com/v/" target="_blank">智能手機(jī)上。研究人員表示，這種傳感器對(duì)于遠(yuǎn)程醫(yī)療也有極大的幫助，可以遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)患者的健康狀況。

這些微型傳感器，仿佛在不知不覺中體察著你身體甚至心靈上的變化，這個(gè)未來你期待嗎？