新智元报道
来源：techxplore
编辑：梦佳、雅新
神学家们一直在探讨一个很无聊的问题，一个针尖上可以站多少天使在舞蹈。
现在新的问题来了，一个硬币上可以放多少个微型传感器。
康奈尔大学纳米电子学的研究人员最近开发出了一种微型传感器，非常微小，可以在一美分硬币的一面安装3万个。团队论文，「使用光学无线集成电路的微型传感器」，4月17日发表在美国国家科学院院刊上。
网友评论说，Yuval Harari 所说的故事将要变成现实了。
这个小物件儿基本上只有单细胞生物草履虫那么大。而且可以监测活体组织当中的数据。看起来还真有那么点儿像...
草履虫
畅销书《人类简史》作者，以色列历史学家尤瓦尔·诺瓦·赫拉利 (Yuval Noah Harari)去年曾经在访谈中表示，
「数以百万计的微型纳米机器人和传感器监测人体内发生的事情。他们可以发现癌症或某些传染病的征兆，并为保护人体健康与这些危险做斗争。」
「而这套系统不仅可以监控患病出错的身体部位；它还可以监控人的情绪，情感和想法。这意味着一套外部系统可能比本人更了解自己。」
恐惧、愤怒、爱情，或任何人类的情感，最终都不过是一种生物化学过程。
试想把这种传感器，植入到人体组织当中，是不是可以体察到很多细枝末节的微妙讯号呢？
有机和无机的结合，带来更多哲学的思考。当机器可以感知机体的每一个变化，你的喜怒哀乐，一颦一笑都会反映成信号。
把这种传感器放进身体里，是不是就像一个变小的蚁人？
也有网友评论，怎么判断自己体内已经有了这种传感器，真是细思极恐。参看以下脑洞评论，还有人把它比喻成《圣经》启示录里的兽印...
这些微型传感器麻雀虽小，五脏俱全，配有集成电路、太阳能电池和发光二极管(LED) ，能够利用光，进行发电和传输通信。
它们是大规模制造出来的，每个8英寸的晶圆片上有多达100万个晶圆，每个设备的成本也只相当于一枚硬币的几分之一。
物理学家Paul McEuen，电子与计算机工程副教授Alyosha Molnar，和康奈尔大学博士后Alejandro Cortese博士共同设计了一个平台，用于生产他们的光无线集成电路(OWICs)——100微米大小的微型传感器，人眼只能看到一个小斑点，可能还没脸上的毛孔大。
「从某种意义上说，打造这样的微型传感器是我们一直以来的一个想法，」McEuen说，他是康奈尔大学纳米科学和微系统工程(NEXT Nano)工作组的联合主席。「大小缩小了一个数量级以后，就可以大规模制造了。」
OWICS其实相当于一个草履虫大小的智能手机，甚至可以安装APP。但是和手机不同的是，研究人员并没有依赖繁琐的无线电技术通信，而是用光作为通信媒介。
说到光，就不得不提传感器里面的一个重要元件，就是LED。
纳米技术领域，在硅晶片上放置微型电路相对来说比较容易，McEuen 说，但是添加 LED 比较难，因为它是由一种特殊材料砷化镓制成的。为了将 LED 转移到有电子元件的晶片上集成起来，研究人员开发了一种复杂的装配方法，需要15层以上的光刻法，30种不同的材料和100多个复杂的步骤。
上图显示了一个电压感应 OWIC，它能放进一枚硬币背面的林肯纪念堂内。图片来源: Alejandro Cortese
而且本来就不是看的见摸的着的东西，操作这种传感器，必须得是在显微镜下面。所以就需要对纳米尺度和微米尺度有个清晰的直觉。
OWIC可以在比较复杂的环境中测量电压和温度，比如活体组织和微流体系统当中。比如，一个装有神经传感器的 OWIC 能够记录体内的神经信号，并通过 LED 闪烁显示的编码信号来传输结果。
为了进一步验证，研究小组与应用与工程物理学教授、论文合著者克里斯·徐(Chris Xu)的实验室合作，成功地将一个带有温度传感器的 OWIC 嵌入大脑组织，并将结果无线传输了出来。
Mceuen，Molnar 和 Cortese 已经成立了他们自己的公司 OWIC Technologies，并计划将微传感器项目商业化，目前已提交专利申请。
这种OWIC微小，成本低，可以在更复杂的环境里用较低能耗完成任务，也会在此基础上衍生出各种新一代的微传感器。
微型传感器是迄今为止最为成功并最具实用性的微型机电器件。正是因为它具有体积小、重量轻，性能好，成本低等特点，才得以在日常生活中广泛应用。
在这个数字化时代，我们可以用微型传感器创建电子标签，将其附加到产品上，能起到标识识别、物流跟踪、信息采集等作用。
同时超微传感器可以实时追踪人体内任意器官、肌肉结构、甚至是神经组织，能够检测到包括心跳，呼吸频率和肺部的声音。此外，它可以检测用户的身体活动，并将其与从心脏和肺部获取的数据进行同步，以监测身体总体健康状况。
将微型传感器依靠附着在皮肤上来记录心脏的活动，血液流动以及其他器官健康。
微传感器嵌入纳米机器人应用到了医学领域。它可以在人体内自由行动，直接锁定并消灭病毒，还可以越过阻塞的动脉或肿瘤直接向器官输送药物。还能够辅助外科医生做毫米级视网膜开刀手术。
更有趣的是，在2016年，麻省理工和慕尼黑工业大学将传统折纸艺术和现代科技相结合，推出了一款微型折纸机器人。这款机器人不仅能折纸，而且能跑、能游泳、还能搬运东西。
就在不久前，加州大学伯克利分校的工程师们开发出一种沙粒大小的传感器：neural-dust，可被植入到神经或器官附近，利用超声波供电和传输数据，读取身体数据。neural-dust可以作为无线供电的植入大脑芯片，这类研究有望用于下一代的控制假肢、外骨骼和机器人，以及通过大脑-机器接口来治疗大脑和身体的疾病。
研究人员在健身房锻炼时对内置传感器的衣服进行了测试，让他们监测人体温度、心率和呼吸频率的变化。过程中研究人员可以观察到身体不同部位的温度变化，以及这些变化之间的关联。
嵌入衣物中的传感器可以将监测到的数据无线传输到智能手机上。研究人员表示，这种传感器对于远程医疗也有极大的帮助，可以远程监测患者的健康状况。
这些微型传感器，仿佛在不知不觉中体察着你身体甚至心灵上的变化，这个未来你期待吗？
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