由于記錄更準確數據的能力和自動化數據分析方法的進步，物聯網 (IoT)、工業物聯網 (IIoT) 和工業 4.0 正在顯著增長。最近的軟件、算法和機器學習進步使許多傳感器網絡實現了自動化，除非系統本身通知，否則不需要操作員。這些新的傳感器網絡和數據處理方法被用于從智能建筑到工業生產過程的各種應用——在這些應用中，每個環境都可以根據最近獲得的數據與歷史數據的趨勢輕松優化。在許多情況下，他們可以自己自動更改內部條件，并且只會在出現問題或數據趨勢顯示即將停機時通知操作員。

當您想到物聯網時，雖然納米技術并不是每個人的第一個想法，但納米技術已經通過多種方式幫助推動這一數據優化領域；并且將來會有可能用于商業用途的區域。這些領域的范圍從最初的測量點到使用納米材料建立信息交換網絡。

提高傳感器的能力

物聯網和工業 4.0 的核心是傳感器本身。也許從納米技術中獲益最多的領域是初始數據測量。隨著軟件和數據分析方法的進步，它們可以處理更多的數據；初始數據點越準確，整個物聯網系統就越準確。

將納米材料作為“傳感材料”結合到各種類型的傳感器中是有據可查的，使用它們可以提高效率。納米材料的小尺寸——特別是二維材料，如石墨烯——通常提供可以檢測環境變化的高表面積。現在，并不是每一種傳感機制都是相同的——有些是遠程的，有些是通過分子的吸收，還有一些是對物理變化的反應（等等）。

納米材料具有使這些機制有效工作的各種特性——無論是通過可測量的距離光學變化、在其表面吸附原子，還是彎曲、拉伸或壓縮的能力。一些納米材料可以執行這些機制中的至少一種，如果不是全部的話。高靈敏度以及因此更準確的數據點，通常歸因于納米材料的高導電性和載流子遷移率。當某些東西被感知時（通過吸附、物理變化等），感知機制會引起納米材料電導率的變化，然后將其檢測為可測量的響應。由于納米材料內部的電導率和電荷載流子遷移率通常很高（即通常使用高電導率的納米材料），因此靈敏度高，

納米物聯網 (IoNT)

納米技術可以與物聯網相結合的第二個領域是創建一個物理網絡，該網絡由納米材料組成，通過在納米級別相互通信的不同組件促進數據交換。這被稱為納米物聯網 (IoNT)。在發展方面，它還沒有達到其他物聯網系統的水平，但它正在吸引通信和醫療領域的興趣。一個這樣的例子是在需要遙感的基于現場的應用中，或者用于測量人體中的不同點。

系統如何運作

與任何系統一樣，都有多個組件，IoNT 也不例外。這些組件之間還有兩種常見的通信方式，即電磁納米通信（電磁波的傳輸和接收）和分子通信（分子編碼的信息）。至于組件本身，IoNT 有四個主要區域有助于促進信息傳輸——它們是納米節點、納米路由器、納米微接口設備和網關。

納米節點是 IoNT 設置中最簡單和最小的組件，被視為基本的納米機器。這些小型納米機器用于傳輸數據和執行基本計算。然而，它們的小尺寸（和能量）限制了它們可以傳輸數據的距離，并且它們擁有非常小的內部存儲器。然而，它們可以放置在特定位置并將數據傳輸到更大的納米路由器，然后再將數據傳輸到更遠的距離。因此，納米節點通常可以是系統的實際傳感器組件。

納米節點將數據傳遞到納米路由器，這是一個具有更大計算能力的納米機器。因為它們擁有更高的計算能力，所以它們充當所有獲取初始數據的周圍納米節點的聚合器。然后它們可以控制納米節點之間的交換命令，并將信息發送到納微接口設備。這些接口設備聚合來自納米路由器的所有數據，并結合使用納米通信技術和經典網絡協議將數據傳輸到微型（反之亦然）。然后網關充當整個系統的控制器，并使數據可以通過互聯網在任何地方訪問。

結論

工業 4.0 才剛剛出現，并將在未來幾年繼續推進。這是一個給定的。然而，盡管現在許多行業都使用傳統的數據傳輸、云計算和數據操作方法，但可能會出現一個點——就像計算一樣——數據傳輸需要通過更小的架構進行。當商業上有直接需求時，IoNT 的基礎工作將使它能夠在工業 4.0 真正占據所有行業部門時使用。

審核編輯：湯梓紅