Kết nối các cảm biến siêu nhỏ
Lâu nay chúng ta thường nghe về IoT – Internet of Things – xu hướng vạn vật kết nối – đang tạo ra làn sóng công nghệ rộng lớn trên thế giới. Dự kiến tới năm 2020, 30 tỷ thiết bị IoT được hình thành sẽ đem lại nhiều triển vọng bất ngờ, nhất là khi sự kết nối này được gắn liền với các ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI).
Nhưng “vụ nổ Big Bang” này trong lĩnh vực công nghệ mới chỉ bắt đầu. Hiện các nhà khoa học đã tiến hành thu nhỏ các cảm biến nano để cài vào các cơ thể sống hay trộn lẫn với các loại vật liệu xây dựng. Đây sẽ là bước tiến quan trọng để thổi bùng một xu hướng mới là IoNT – Internet of Nano Things, ở đó tất cả các thiết bị nano sẽ được kết nối với nhau qua mạng Internet và các mạng kết nối khác. IoNT có thể làm thay đổi một loạt lĩnh vực từ y học, năng lượng và nhiều ngành khác theo một xu hướng hoàn toàn mới.
Ống cảm biến sinh học nano carbon dùng để chẩn đoán, điều trị bệnh. Ảnh: Carbonnanotubestech
Một số cảm biến nano tiên tiến nhất ngày nay được chế tạo bằng việc sử dụng công cụ sinh học để sửa đổi các sinh vật đơn bào – chẳng hạn như vi khuẩn, từ đó tiến tới việc tạo ra các máy sinh học với thành phần DNA và protein để có thể nhận biết các chất hóa học, lưu trữ thông tin, phát ra tín hiệu.
Cách này được Synlogic – hãng khởi nghiệp ở Cambridge – nghiên cứu để thương mại hóa loại chủng vi khuẩn giúp điều trị các rối loạn trao đổi chất hiếm gặp. Ngoài y học, các tế bào cảm biến nano còn có thể được ứng dụng trong nông nghiệp, sản xuất thuốc.
Nhiều cảm biến nano cũng được chế tạo từ vật liệu phi sinh học như các ống nano carbon có thể hoạt động giống như chiếc ăngten không dây. Với kích thước nhỏ, cảm biến nano có thể thu thập thông tin từ hàng triệu điểm khác nhau. Nhờ vào dữ liệu này, các thiết bị kết nối nano có thể dựng lại bản đồ chi tiết chưa từng có về cả những thay đổi nhỏ trong ánh sáng, rung động, từ trường, nồng độ hóa chất và các điều kiện môi trường khác.
“Khi bùng nổ, IoNT có thể đem lại nhiều hơn những chi tiết, hình ảnh cập nhật ít tốn kém hơn về các thành phố, nhà ở, nhà máy, thậm chí cả cơ thể chúng ta. Ngày nay, đèn giao thông, thiết bị đeo tay hay các camera giám sát đang được kết nối với Internet. Tiếp theo, đến lượt hàng triệu cảm biến nano được kết nối sẽ giúp thu thập lượng thông tin khổng lồ trong thời gian thực” – Javier Garcia-Martinez – Giáo sư tại Đại học Alicante nói.
Hứa hẹn bội thu hàng tỷ USD
Theo các nhà phân tích, trong những năm tới, IoNT sẽ tăng trưởng nhanh chóng và đem lại nguồn doanh thu lớn.
Vào năm 2014, báo cáo của hãng phân tích thị trường Research and Markets (Mỹ) cho biết tốc độ tăng trưởng của thị trường IoNT trong giai đoạn 2016-2020 ước tính đạt 22,81%, dự kiến tăng từ 4,26 tỷ USD trong năm 2016 lên tới 9,69 tỷ USD vào năm 2020. Thậm chí, báo cáo mới nhất của Research and Markets (Mỹ) trong tháng 6/2016 còn ước đoán, tốc độ tăng trưởng IoNT giai đoạn 2016-2020 còn lên tới 24,25%.
Cũng theo báo cáo này, các hãng công nghệ như Alcatel-Lucent, Cisco Systems, IBM, Intel và Qualcomm sẽ là những “tay chơi” chủ chốt trong thị trường IoNT toàn cầu. Một trong những xung lực giúp IoNT tăng trưởng chính là sự gia tăng ứng dụng IoNT vào công nghệ di động.
“Một xu hướng đang ảnh hưởng tới sự tăng trưởng của thị trường IoNT là sự gia tăng ứng dụng của công nghệ di động. Dịch vụ IoNT có thể cung cấp mạng lưới di động và đa vệ tinh.
Hiện nay, các mạng lưới di động trên thế giới đang được mở rộng không ngừng như mạng 3G, 4G. Sự kết hợp IoNT và công nghệ di động cũng sẽ là nguồn lực phát triển thị trường y tế di động” – báo cáo của Research and Markets phân tích.
Các thiết bị nano và cảm biến nano như camera, điện thoại, bộ vi xử lý và các thiết bị cảm biến dự kiến sẽ là những mặt hàng ăn khách.
Dĩ nhiên, khi chuyển đổi từ cảm biến nano thông minh sang IoNT sẽ không thể tránh khỏi thách thức lớn về cơ sở hạ tầng và kỹ thuật để tích hợp các thành phần vào trong một thiết bị nano có đủ năng lượng để tự hoạt động truyền tín hiệu vào mạng kết nối.
Ngoài ra, khi gia tăng IoNT thì vấn đề bảo mật và an toàn cũng cần được chú ý. Thiết bị nano khi đưa vào cơ thể con người có thể cố ý hay vô tình gây độc hại hoặc tạo ra những phản ứng miễn dịch, khiến cho việc giám sát cơ thể mất tác dụng.
“Để tránh vấn đề tranh cãi nhiều nhất như trên, các ứng dụng (IoNT) ban đầu có thể được triển khai bằng cách đưa cảm biến nano vào những sinh vật có cấu tạo đơn giản, ít có nguy cơ rủi ro hơn như thực vật và các vi sinh vật không gây nhiễm trùng được sử dụng trong ngành công nghiệp chế biến” – Giáo sư Javier Garcia-Martinez tư vấn.
| Theo hãng phân tích công nghiệp NanoMarkets, doanh thu của thị trường cảm biến nano trong năm 2014 đạt 13,1 triệu USD và sẽ tăng thành 485 triệu USD vào năm 2019. Trong những năm tới, lĩnh vực y tế/chăm sóc sức khỏe sẽ phát triển mạnh nhất. Chỉ riêng trong lĩnh vực này, đến năm 2019 thị trường cảm biến nano có thể đạt đoanh thu 153 triệu USD và tăng lên 457 triệu USD vào năm 2021. |
