اینترنت اشیاء نانو

اینترنت اشیاء نانو (IoNT)

طی سالهای گذشته علاقه به فناوری های نانو و ارتباطات در مقیاس نانو به طور قابل توجهی در چندین حوزه کاربردی مانند مراقبت های بهداشتی، داروی زیستی، صنایع غذایی، صنایع و نظامی / دفاعی رشد کرده است. دستگاه های در مقیاس نانو قادر به تعامل با یکدیگر، با شبکه های ارتباطی موجود و در نهایت، با اینترنت هستند. در نتیجه الگوی شناخته شده اینترنت اشیاء در حال گسترش عملکردهای خود در مقیاس نانو است. بنابراین راه را برای مفهوم انقلابی اینترنت نانو اشیا هموار می کند که فراتر از "اشیاء هوشمند" منتشر شده به سمت استفاده واقعی از "اشیاء  نانو هوشمند"  در حال حرکت است بسیاری از ابتکارات تحقیقاتی به تعریف ساختارهای شبکه کارآمد، ایمن، مقیاس پذیر و قابل اعتماد در مقیاس نانو می پردازند.  

مفهوم IoT (اینترنت اشیاء)

مفهوم IoT (اینترنت اشیاء) بر ابعاد مختلف زندگی افراد تاثیر زیادی دارد چرا که طیف گسترده ای از دستگاه ها و پروتکل های ارتباطی توسط صنایع و محققان در زمینه های مختلفی همچون بهداشت الکترونیکی، کشاورزی الکترونیکی، صنعت الکترونیکی شهرهای هوشمند و ارتش الکترونیکی و غیره، در حال طی کردن فرایند توسعه هستند. بی تردید اینترنت اشیاء، استفاده از اینترنت را به ارتباطات دستگاه به دستگاه تبدیل کرده است که در آن دستگاه ها، حسگرها و اشیا با هم تعامل دارند و داده ها را تبادل می کنند و همچنین حوزه های دیگری همچون شبکه بی سیم حسگر بدن و اینترنت فناوری نانوی اشیا نانو را به وجود آورده و همه چیز به یک اصطلاح ترکیبی منجر می شود به عنوان مثال، اینترنت همه چیز.

 

تعریف ساده از فناوری نانو یا تکنولوژی نانو

تعریف ساده از فناوری نانو یا تکنولوژی نانو عبارت است از “مهندسی سیستم های عملکردی در مقیاس مولکولی است”. فناوری نانو در مفهوم اصلی خود به توانایی ساخت اقلام از جز به کل، با استفاده از تکنیک ها و ابزارهایی اشاره دارد که امروزه برای ساخت محصولات با عملکرد بالا توسعه یافته اند. تکنولوژی نانو راه حل های درجه بالای متعددی را دربسیاری از حوزه های کاربردی دنیای واقعی مانند زیست فناوری، زیست پزشکی، صنعت، کشاورزی و کاربردهای نظامی فراهم کرده است که این فناوری در حال توسعه، مقیاسی در حدود یک تا چند صد نانومتر دارد. ستون اصلی قدرت فناوری نانو، نانو دستگاه است.

نانو دستگاه به عنوان واحد عملیاتی اصلی 

نانو دستگاه به عنوان واحد عملیاتی اصلی تعریف می شود که از طریق اجزای نانو برای انجام وظایف اساسی از جمله حس کردن یا تحریک کردن ترکیب شده است. همکاری موثر و هماهنگی بین دستگاه های نانو، کاربردهای متنوعی را از لحاظ  پیچیدگی و عملکردها گسترش می دهد. بطور خلاصه، ادغام دستگاه های نانو مقیاس با خروج از شبکه های ارتباطی سنتی با سرعت بالای اینترنت، منجر به تحول جدیدی به نام “اینترنت اشیاء نانو” شد.

 سنگ بنای اصلی اینترنت اشیاء نانو

سنگ بنای اصلی اینترنت اشیاء نانو، فناوری نانو است. اینترنت اشیاء نانو متشکل از شبکه ی نانو مقیاس اشیاء فیزیکی است که توسط ارتباط نانو پشتیبانی می شوند و اطلاعات را در میان یکدیگر مبادله می کنند.

 زیربنای اینترنت اشیاء نانو

زیربنای اینترنت اشیاء نانو می تواند با ترکیب دستگاه های نانو و دیگر فناوری ها، از جمله اینترنت اشیاء، شبکه ی حسگرها، محاسبات ابری، تجزیه و تحلیل کلان داده ها و غیره گسترش یابد. زیر بنای اینترنت اشیاء نانو به ناحیه ی بهره برداری و پهنای باند ضروری بستگی دارد که مستلزم کاربردهای خاص است.

 بکارگیری از اینترنت اشیاء نانو

افزایش و بکارگیری دامنه ی وسیعی از اینترنت اشیاء نانو، به مواردی از جمله پردازش توانمندی ها، ذخیره سازی کلان با هزینه های پایین، آنتن های هوشمند و تکنولوژی  Tagهوشمند در سامانه ی بازشناسی با امواج رادیویی، بستگی دارد.

 

 

اینترنت نانو چیست؟

پیشرفت فناوری نانو با همکاری چند رشته ای بین پزشکی، مهندسی و علوم کامپیوتر، زیست شناسی و همچنین فیزیک صورت می گیرد. در زمان نوشتن این مقاله می توان در مورد شبکه های نانو به عنوان مجموعه ای از دستگاه های در مقیاس نانو (ماشین های نانو یا اشیاء نانو نیز نامیده می شوند) که می توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند، اطلاعات را برای رسیدن به یک هدف مطلوب به اشتراک بگذارند، انجام یک کار تخصصی و خدمات خاص ارائه کنند. آنها همچنین با معماری های ارتباطی موجود و در نهایت با اینترنت ارتباط برقرار می کنند این منجر به تعریف الگوی جدیدی از شبکه، یعنی اینترنت اشیاء نانو (IoNT) می شود که ویژگی های مفهوم معروف اینترنت اشیا (IoT) را به مقیاس نانو گسترش می دهد.

در نتیجه طیف گسترده ای از کاربردهای جدید در زمینه بهداشت و درمان، پزشکی زیستی و مهندسی پزشکی، صنایع غذایی، صنایع و حوزه های نظامی / دفاعی در حال ظهور است. بسته به کاربرد واقعی دستگاه های مختلف نانو ممکن است در همان محیط / بدنه مستقر شوند و کانال های ارتباطی متعددی نیز ممکن است به منظور انتشار کارآمد اطلاعات در دامنه های ناهمگن استفاده شود. دستگاه های نانو قادر به انجام وظایف سنجش و عمل هستند. بعضی از آنها همچنین ممکن است به عنوان روترهای نانو عمل کنند، بنابراین می توانند داده ها را به دستگاه های دیگر مانند نقطه دسترسی، گره سینک، تلفن هوشمند و غیره هدایت کنند. انتظار می رود که یک دستگاه نانو از قابلیت های بسیار محدودی برخوردار باشد، بنابراین فقط می تواند کارهای ساده سنجش، محاسبه، عملگر و ذخیره اطلاعات را اجرا کند. برای غلبه بر چنین محدودیتی، بسیاری از دستگاه های نانو و روترهای نانو معمولاً در همان شبکه نانو با یکدیگر همکاری می کنند. مطمئناً   چنین جنبه های چالش برانگیز بسیاری از اقدامات جستجوگرانه در سراسر جهان را تحریک می کند هدف آنها تعریف معماری شبکه کارآمد، ایمن، مقیاس پذیر و قابل اعتماد در مقیاس نانو است. در چنین مبحث هیجان انگیز تحقیقاتی توجه به این نکته مهم است که امنیت برای IoNT امری حیاتی است و برای تشویق گسترش کاربردهای پیشرفته با تکیه بر فناوری نانو، باید به تمام موضوعات مرتبط پرداخته شود.

امنیت برای IoNT

در حقیقت  پیامدهای حمله می تواند به طور بالقوه جدی تر از زمینه اینترنت اشیا باشد، زیرا برنامه های کاربردی اینترنت اشیا داده هایی را که به بدن، محیط و غذاهای انسان نزدیکتر هستند، درمان می کنند. تهدیدات احتمالی ممکن است شامل نقض حریم خصوصی افراد (به عنوان مثال ، شنود اطلاعات پزشکی، تغییر در پارامترهای حیاتی)، علل آلودگی، مسمومیت غذایی باشد. بنابراین ، طراحی معماری IoNT ایمن باید انجام شود تا:

(1) اطمینان حاصل شود که اطلاعات به طور موثر در برابر دستکاری توسط اشخاص غیر مجاز محافظت می شوند.

(2) محرمانه بودن، یکپارچگی و در دسترس بودن داده ها را به روشی سبک تضمین کنید.

متأسفانه متون علمی نتایج صریح کمتری در مورد مدت زمان لازم برای نهایی کردن عملیات رمزنگاری ارائه می دهند. این به دلیل عدم وجود سیستم رمزنگاری بتنی است که به درستی در مقیاس نانو پیاده سازی شده است. با این وجود مشارکت ارائه شده در میزان زمان لازم برای انجام کارهای ساده امنیتی را از طریق دستگاه های الکترونیکی با اندازه نانو متریک گزارش می دهد. پیشرفت فناوری نانو مطمئناً این مقادیر را تأیید می کند (یا همچنین آنها را کاهش می دهد).  

 

چالش های اینترنت اشیاء نانو

اینترنت اشیاء نانو به عنوان کوچکترین شبکه ی حسگر نانو در نظر گرفته می شود که دارای پتانسیل بالایی است و بی درنگ درکاربردهایی با زمینه های مختلف پذیرفته می شود. اما اینترنت اشیاء نانو با وجود مزایای پیشرفته ی بسیاری که دارد، با برخی از مسائل و چالش هایی مواجه است که باید مورد توجه قرار گیرد تا بتواند در آینده ای نزدیک بخشی اجتناب ناپذیرو بدون هیچ مانعی در زندگی بشر باشد. پژوهشگران می بایست به موضوعات مربوط به مدیریت مفهوم، امنیت و حریم خصوصی، ترکیب خدمات و اکتشافدر این زمینه بپردازند.

کاربردهای اینترنت اشیاء نانو

پیچیده ترین و پیشرفته ترین روش های پژوهش، به منظور جمع آوری اطلاعات توسط اینترنت اشیاء نانو مورد استفاده قرار میگیرد که اینترنت اشیاء نانو(IoNT) را در مقایسه با اینترنت اشیاء  (IoT) قادر می سازد تا پایه و اساس خود را از طریق برنامه هایی که طیف وسیعی از کاربردهای جدید و پیشرفته دارند، گسترش دهد. در ادامه، معماری خاص و اجزای مشترک که اینترنت اشیاء نانو را تشکیل می دهند، با رنگ دیگری مشخص شده است.

 

نظارت بر خدمات درمانی/ حسگر نانو متکی بر شبکه ی حسگر بدن:

اولین و مهمترین کاربردی که این روزها در دنیای واقعی اینترنت اشیاء نانو می تواند در آن دیده شود، شبکه ی حسگر بدن متشکل از حسگرهای نانو در داخل بدن است که نقش بسیار مهمی را در جمع آوری و نظارت بر فعالیت های زیستی و سایر جزئیات بدن بیمار ایفا می کند. سنسورهای نانو که در شبکه ی حسگر بدن مورد استفاده قرار می گیرند، داده های همزمان را بر روی دستگاهی قابل حمل ارائه می دهند که به منظور کسب اطلاعات به موقع در رابطه با سلامت بیماران توسط پزشک مورد استفاده قرار می گیرد.

نظارت بر محیط زیست:

نظارت بر محیط زیست از طریق راه اندازی آن در مکان های عمومی نظیر ایستگاه های قطار، ایستگاه های اتوبوس، فرودگاه ها، هتل ها و رستوران ها و سایر اماکن عمومی و نظارت همزمان بر ترافیک، آلودگی هوا و دما، با استفاده از حسگر های نانو موثرتر و پربازده تر صورت می پذیرد.

کشاورزی دقیق:

استفاده از IoNT در کشاورزی منجر به توسعه ی ابزارهای دقیق کشاورزی خواهد شد وبا بکارگیری حسگرهای نانو که متکی بر دستگاه های نانو هستند، نظارت بر محیط، رشد محصولات و حتی نظارت و کنترل حیوانات نیز کارآمدتر خواهد شد. با توسعه ی شبکه بی سیم حسگر نانو، فعالیت های متنوعی مانند نظارت بر علف ها، مدیریت تغذیه و بهداشت حیوانات، نظارت بر موقعیت زمین کشاورزی و نظارت موثر بر کاربرد آفت کش ها و حشره کش ها را در زمینه ی کشاورزی می توان انجام داد.

سایر کاربردهای ممکن در دنیای واقعی: با توجه به مزایای IoNT، در آینده ای نزدیک، اینترنت اشیاء نانو می تواند توسط ارتش به منظور نظارت بر میدان جنگ، توسعه ی نانو رباتیک و نانو پهپادها، برنامه های مبتنی بر فضا، تولید صنعت و بسیاری از موارد دیگر مورد استفاده قرار گیرد.

 

اهداف اینترنت اشیاء نانو در آینده

توسعه ی فناوری های نانو، دستگاه های نانو، اینترنت اشیاء و اینترنت اشیاء نانو درآینده ای نزدیک تقریبا در همه ی زمینه ها تاثیر زیادی بر توسعه ی پیشرفته، خواهد داشت. اخیرا محققان برروی توسعه ی نانو ماشین هایی کار می کنند که اینترنت اشیاء نانو را در برمیگیرند و در آینده ی نزدیک در مناطق مختلف مستقر خواهند شد. در این مقاله، بررسی عمیقی در رابطه با اینترنت اشیاء نانو ارائه شد که به عنوان مرحله ی تکاملی در دنیای فناوری نانو به علاوه ی ماشین های نانو، کاربردها و زمینه های تحقیقاتی در نظر گرفته شده است.

نظر خود را وارد نمایید.
نظرات
09/07/1399 03:29 ب.ظ
عالی