神學家們一直在探討一個很無聊的問題,，一個針尖上可以站多少天使在舞蹈,。

現(xiàn)在新的問題來了，一個硬幣上可以放多少個微型傳感器,。

康奈爾大學納米電子學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,。團隊論文，「使用光學無線集成電路的微型傳感器」,，4月17日發(fā)表在美國國家科學院院刊上。

網(wǎng)友評論說,，Yuval Harari 所說的故事將要變成現(xiàn)實了,。

這個小物件兒基本上只有單細胞生物草履蟲那么大,。而且可以監(jiān)測活體組織當中的數(shù)據(jù),?？雌饋磉€真有那么點兒像...

草履蟲

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

「數(shù)以百萬計的微型納米機器人和傳感器監(jiān)測人體內發(fā)生的事情,。他們可以發(fā)現(xiàn)癌癥或某些傳染病的征兆,，并為保護人體健康與這些危險做斗爭,。」

「而這套系統(tǒng)不僅可以監(jiān)控患病出錯的身體部位,；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過程。

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

有機和無機的結合,，帶來更多哲學的思考。當機器可以感知機體的每一個變化,，你的喜怒哀樂,，一顰一笑都會反映成信號。

把這種傳感器放進身體里,，是不是就像一個變小的蟻人？

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

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,，進行發(fā)電和傳輸通信。

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

物理學家Paul McEuen，電子與計算機工程副教授Alyosha Molnar，和康奈爾大學博士后Alejandro Cortese博士共同設計了一個平臺,，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,，人眼只能看到一個小斑點,，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想法，」McEuen說，他是康奈爾大學納米科學和微系統(tǒng)工程(NEXT Nano)工作組的聯(lián)合主席,?！?strong style="max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word;">大小縮小了一個數(shù)量級以后，就可以大規(guī)模制造了,?！?/span>

OWICS其實相當于一個草履蟲大小的智能手機，甚至可以安裝APP,。但是和手機不同的是,，研究人員并沒有依賴繁瑣的無線電技術通信，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重要元件，就是LED,。

納米技術領域,，在硅晶片上放置微型電路相對來說比較容易，McEuen 說,，但是添加 LED 比較難,，因為它是由一種特殊材料砷化鎵制成的。為了將 LED 轉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多個復雜的步驟,。

上圖顯示了一個電壓感應 OWIC,，它能放進一枚硬幣背面的林肯紀念堂內。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。所以就需要對納米尺度和微米尺度有個清晰的直覺,。

OWIC可以在比較復雜的環(huán)境中測量電壓和溫度,，比如活體組織和微流體系統(tǒng)當中。比如,，一個裝有神經(jīng)傳感器的 OWIC 能夠記錄體內的神經(jīng)信號,，并通過 LED 閃爍顯示的編碼信號來傳輸結果。

為了進一步驗證,，研究小組與應用與工程物理學教授,、論文合著者克里斯·徐(Chris Xu)的實驗室合作，成功地將一個帶有溫度傳感器的 OWIC 嵌入大腦組織,，并將結果無線傳輸了出來,。

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

這種OWIC微小，成本低,，可以在更復雜的環(huán)境里用較低能耗完成任務,，也會在此基礎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用性的微型機電器件,。正是因為它具有體積小,、重量輕，性能好,，成本低等特點,，才得以在日常生活中廣泛應用。

在這個數(shù)字化時代,，我們可以用微型傳感器創(chuàng)建電子標簽,，將其附加到產(chǎn)品上，能起到標識識別,、物流跟蹤,、信息采集等作用。

同時超微傳感器可以實時追蹤人體內任意器官,、肌肉結構,、甚至是神經(jīng)組織，能夠檢測到包括心跳,，呼吸頻率和肺部的聲音,。此外，它可以檢測用戶的身體活動,，并將其與從心臟和肺部獲取的數(shù)據(jù)進行同步,，以監(jiān)測身體總體健康狀況。

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

微傳感器嵌入納米機器人應用到了醫(yī)學領域。它可以在人體內自由行動,，直接鎖定并消滅病毒,，還可以越過阻塞的動脈或腫瘤直接向器官輸送藥物。還能夠輔助外科醫(yī)生做毫米級視網(wǎng)膜開刀手術,。

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

就在不久前，加州大學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,、外骨骼和機器人,，以及通過大腦-機器接口來治療大腦和身體的疾病。

研究人員在健身房鍛煉時對內置傳感器的衣服進行了測試,，讓他們監(jiān)測人體溫度、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聯(lián)。

嵌入衣物中的傳感器可以將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)街悄苁謾C上,。研究人員表示,，這種傳感器對于遠程醫(yī)療也有極大的幫助，可以遠程監(jiān)測患者的健康狀況,。

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，這個未來你期待嗎,？