هم افزایی اینترنت اشیا، فناوری‌نانو و انقلاب صنعتی چهارم

اینترنت اشیا صنعتی، اینترنت اشیا و انقلاب صنعتی ۴ در حال رشد سریع هستند که این امر به دلیل توانایی در ضبط دقیق‌تر داده‌ها و روش‌های تجزیه و تحلیل خودکار داده‌ها است. پیشرفت‌های نرم‌‌افزاری، الگوریتم‌ها و یادگیری ماشینی موجب شده تا شبکه‌های حسگری بتوانند خودکار عمل کنند تا جایی که دیگر اوپراتور مورد نیاز نباشد، مگر این که خود سیستم بخواهد.

زمانی که شما به اینترنت اشیا فکر می‌کنید، فناوری‌نانو اولین چیزی نیست که به ذهن شما می‌رسد اما روش‌هایی وجود دارد که فناوری‌نانو می‌تواند در پیشبرد این حوزه از آن روش‌ها استفاده کند. از اندازه‌گیری اولیه گرفته تا ایجاد شبکه تبادل اطلاعات، فناوری‌نانو می‌تواند به توسعه اینترنت اشیا کمک کند.

در قلب اینترنت اشیا و Industry 4.0 حسگرها قرار دارند، اینجا منطقه‌ای است که شاید بیشترین نیاز به فناوری‌نانو دارد و بیشترین بهره‌برداری را از فناوری‌نانو می‌برد.

در حال حاضر از نانومواد به‌عنوان شناساگر سیگنال در انواع مختلف حسگرها استفاده شده که این کار موجب افزایش کارایی سیستم می‌شود. در این میان، مواد دو بعدی نظیر گرافن به دلیل ویژگی‌های سطحی خود دارای پتانسیل بالایی هستند.

نانومواد به دلیل خواص مختلفی که دارند از طریق سازوکارهایی موجب افزایش کارایی حسگرها می‌شوند که این بهبود کارایی می‌تواند از طریق یکی از ویژگی‌های نانومواد نظیر تغییر نوری یا جذب سطحی انجام شود. برخی نانومواد می‌توانند حداقل یک یا چند ساز و کار را برای بهبود حسگری اجرا کنند.

اینترنت اشیا می‌تواند با فناوری‌نانو ترکیب شود و اینترنت نانواشیا را ایجاد کند. در این فناوری، نانومواد تبادل داده‌ها را از طریق اجزاء مختلف در سطح نانو فراهم می‌آور‌ند. این حوزه هنوز از نظر توسعه در مراحل اولیه است اما مورد توجه بخش‌های ارتباطی و پزشکی قرار گرفته است.

اینترنت نانواشیا همانند دیگر سیستم‌ها از چند مولفه برخوردار است، در حال حاضر دو روش برای ایجاد ارتباط میان این مولفه‌ها وجود دارد؛ در روش اول از طریق نانوارتباط الکترومغناطیسی و در روش دوم از طریق ارتباط مولکولی (اطلاعات رمزگذاری شده در مولکول‌ها) استفاده می‌شود.

از طریق چهار مولفه اینترنت نانواشیا انتقال اطلاعات را تسهیل می‌کند، نانونودها، نانو روتر، ادوات اینترفیس نانو و میکرومقیاس و دروازه‌ها.

نانونود ساده‌ترین و کوچکتری مولفه در اینترنت اشیا است که به‌عنوان پایه نانوماشین‌ها محسوب می‌شود. به دلیل کوچکی و سادگی، مسافت انتقال داده‌ در آنها محدود بوده و حافظه کمی دارند. با این حال می‌توان آنها را به یک روتر نانویی بزرگتر انتقال داد که داده‌ها را به مسافت‌های طولانی‌تر بفرستند؛ بنابراین، نانوگره‌ها اغلب جزئی از حسگرهای واقعی سیستم هستند. نانونودها داده را به نانوروتر منتقل می‌کنند که یک نانوماشین با قدرت محاسباتی بزرگتر است. نانوروترها داده‌ها را از نانونودهای مختلف جمع‌آوری کرده و برای پردازش با روش‌های مختلف ارسال می‌کنند.

Industry 4.0 در حال ظهور است و طی سال‌های آتی به پیشرفت خود ادامه می‌دهد. هر چند در حال حاضر از روش‌های انتقال داده رایج، محاسبات ابری و راهبردهای دستکاری فعلی استفاده می‌شود اما با توسعه این فناوری به نقطه‌ای خواهیم رسید که لازم است این انتقال اطلاعات در معماری کوچکتری اتفاق بی‌افتد. بنابراین، پیش از این Industry 4.0  در تمامی بخش‌ها نفوذ کند لازم است زیرساخت‌های کار در مقیاس‌نانویی تجاری‌سازی شود.