ثمانية اتجاهات لأجهزة الاستشعار المستقبلية

منذ ظهور أجهزة الاستشعار، أصبحت أجهزة البنية التحتية الأساسية للمجتمع الرقمي لأنها ساعدت الإنسان على أن يكون قادرًا على الحصول على تلك المعلومات التي كان من الصعب أو لا يمكن الوصول إليها في السابق. من الهواتف الذكية إلى الأجهزة الصوتية الذكية، ومن محطة الطاقة إلى النظام الصناعي، تحولت أجهزة الاستشعار إلى الأجهزة الممتدة لربط الإنسان بالآلات والبيئة الطبيعية.

مع تطور أجهزة الاستشعار وتقنيات البرامج والأجهزة ذات الصلة مثل تخزين البيانات وتخزين الطاقة والمواد الجديدة ومعدات البنية التحتية للشبكة، فضلاً عن الانخفاض المستمر في التكلفة، ستصبح سيناريوهات تطبيق أجهزة الاستشعار أكثر وفرة.

ثمانية اتجاهات في المستقبل

في المستقبل، سوف يظهر المزيد من أجهزة الاستشعار في حياتنا، وسوف تصبح أصغر حجما، وأرخص، وأكثر دقة، وأكثر مرونة، وتوفير الاستهلاك، وصديقة للبيئة، وفي نفس الوقت تكون قادرة على جمع المزيد من أنواع البيانات، ومتكاملة مع المزيد من التقنيات الجديدة.

1. التطبيق الطبي

الآن أصبحت أجهزة الاستشعار المتعلقة بالصحة مخصصة بشكل أساسي للقطاعات الترفيهية والسكنية وليس المجال الطبي. في المستقبل، سيتم اعتماد المزيد من أجهزة استشعار المستوى الطبي واستخدامها في الأغراض الطبية تحت إشراف صارم.

ومع تصغير أنظمة المختبرات وتسارع التقنيات الناشئة لاستشعار المخاطر البيولوجية، ستصبح أجهزة الاستشعار القابلة للارتداء أجهزة طبية حقيقية وليست بسيطة للحياة والترفيه. سيكون الاختبار الطبي أسهل، حيث ستكون أداة واحدة قادرة على تحليل المزيد من المواد وتقليل الحاجة إلى أحجام عينات الاختبار، مثل فحص الحالات الصحية من خلال اختبار العرق والدموع. 

الحبوب القابلة للبلع هي تطبيق لتصغير الأنظمة المختبرية. هناك بالفعل العديد من التقنيات الصحية التي تستخدم أجهزة استشعار يمكن ابتلاعها بدلاً من التنظير الداخلي التقليدي لتقليل معاناة المرضى. كما أن هناك شركات تقنية تعمل على تطوير حبوب قابلة للبلع أو الزرع يمكن إعطاؤها بشكل مستمر في الجسم لفترة طويلة، مما يجعل العلاج اليومي أسهل للمرضى.

2. استشعار أفضل والمزيد من البيانات

ستكون أجهزة الاستشعار المستقبلية قادرة على الوصول إلى الأعضاء البشرية بكفاءة أكبر فيما يتعلق باكتشاف ومعالجة وتحليل الإشارات المعقدة، مثل المخاطر البيولوجية والرائحة وضغط المواد ومسببات الأمراض والتآكل، وما إلى ذلك. على سبيل المثال، هذه المستشعرات المتقدمة ليست قادرة فقط على اكتشاف عدد كبير من التحاليل الفردية (على سبيل المثال، ثاني أكسيد الكربون)، ولكن أيضًا فك رموز كل مكون من مكونات الرائحة.

بالإضافة إلى ذلك، فإن النقاط الذكية عبارة عن مستشعرات مجهرية مدفوعة بالاهتزاز يمكنها مراقبة كل شيء بدءًا من ساحات القتال أو المباني الشاهقة أو الشرايين المسدودة.

3. حجم أصغر، تكلفة أقل

وباستخدام منصات ومواد جديدة، أصبح المصنعون قادرين على إنتاج أجهزة استشعار أصغر تتمتع بقدرات مكافئة للمكونات الإلكترونية في مستويات المليمتر والميكروويف. وسيتم تخفيض التكاليف مع استخدام أقل للسيليكون، والمزيد من استخدام المنصات الجديدة.

على المدى الطويل، تتمتع أجهزة الاستشعار ذاتية المعايرة بفوائد كبيرة حيث يمكن تقليل تكرار الصيانة ووقتها وبالتالي خفض التكاليف. إلى جانب أجهزة الاستشعار ذاتية الصيانة سيكون لها استخدام أوسع خاصة في سيناريوهات الكوارث ومخاطر الخطر.

4. دقة أعلى

وفي الوقت الحاضر، لا تزال الأبحاث المتعلقة بالاستشعار التعاوني للطيف متعدد القنوات في مرحلتها المبكرة. وعندما يصبح ناضجًا في المستقبل، فإنه سيوفر مراقبة بيانات أكثر دقة من أجهزة الاستشعار ذات القناة الواحدة.

إن المستشعرات الأكثر دقة، والرد، والقابلة للتكرار، ستأخذ حصة أكبر من التطبيق في المجال الطبي، وستحقق وظائف أكثر قوة.

5. أكثر مرونة

يعد المستشعر المرن أحد أهم الاتجاهات في المستقبل. في الوقت الحاضر، لا تزال أجهزة الاستشعار المرنة وأجهزة استشعار PH ومستشعر الأيونات وأجهزة الاستشعار الحيوية في مرحلة مبكرة من التطوير فقط، وسيكون لها المزيد من التطبيقات مثل الجلد الاصطناعي وأجهزة الاستشعار القابلة للارتداء وأجهزة استشعار الحركة الدقيقة.

من خلال تقنية الأسلاك الدقيقة والمجالات المغناطيسية، يمكن أن يكون المستشعر رقيقًا مثل الشعرة، ولكنه مرن، ولا يحتاج إلى مصدر طاقة، ويمكنه قياس درجة الحرارة والضغط والشد والإجهاد والالتواء والموضع دون اتصال.

6.Lower استهلاك الطاقة

الآن معظم أجهزة الاستشعار لا توفر الطاقة لأنها تظل مستيقظة حتى عندما لا تعمل. في المستقبل، يمكن أن تصبح أجهزة الاستشعار أكثر ذكاءً وتدفعها ظروف معينة لتكون مستيقظًا، ولا تستهلك تقريبًا عندما تكون نائمة.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن لجهاز الاستشعار الحصول على الطاقة من البيئة لتشغيله لفترة أطول، مثل الحركة أو الضغط أو الضوء أو يمكن أن يصبح فرق الحرارة بين المريض وهواء الغرفة مصدر طاقة لأجهزة الاستشعار.

7. أكثر ودية للبيئة

في المستقبل، سوف تصبح أجهزة الاستشعار الصديقة للبيئة والقابلة للتحلل الحيوي ذات شعبية متزايدة.

على سبيل المثال، يمكن لأجهزة الاستشعار استخدام بطاريات ورقية قابلة للتحلل تعمل بالبكتيريا، والتي يمكن استخدامها في مجالات مثل إدارة الأراضي الزراعية، أو المراقبة البيئية، أو مراقبة الأغذية، أو الكشف الطبي دون تلويث البيئة.

8. تكامل أكثر تعقيدًا وأفضل

ستصبح أجهزة الاستشعار أكثر تعقيدًا من خلال أعمال التنسيق. ستكون مجموعات الاستشعار قادرة على تنسيق العمل بين كل جهاز استشعار وتأكيد هدف العمل والموقع من خلال تشغيل نظام الدراسة الذاتية.

بالإضافة إلى ذلك، فإن اعتماد تقنيات جديدة متنوعة سيجعل أجهزة الاستشعار أكثر تنوعًا. على سبيل المثال، باستخدام تقنية الليزر، يمكن لأجهزة الاستشعار التعرف على تركيبة المواد من خلال أطيافها الفريدة؛ تقوم أجهزة استشعار وقت الرحلة بقياس المسافة بين جسمين من خلال نبضات من ضوء الأشعة تحت الحمراء؛ يمكن لأجهزة الاستشعار الكهرضغطية المصنوعة من مواد مثل البلورات والسيراميك الخاص والعظام والحمض النووي والبروتينات وما إلى ذلك أن تستجيب بشكل أفضل للضغط الخارجي والحرارة الكامنة.