新加坡國立大學(xué)的一組科學(xué)家在ACS Materials Au雜志上撰文，回顧了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在智能家居和醫(yī)療保健應(yīng)用方面的進(jìn)展。全面審查為此目的調(diào)查了先進(jìn)的材料開發(fā)、設(shè)備、制造技術(shù)和系統(tǒng)。此外，作者還強(qiáng)調(diào)了未來的前景、機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

物聯(lián)網(wǎng)革命

近幾十年來，世界變得更加緊密相連，幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)推動(dòng)了第四次工業(yè)革命。在這些技術(shù)中，5G和物聯(lián)網(wǎng)近年來以驚人的速度發(fā)展。這些技術(shù)已被應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、個(gè)人醫(yī)療保健、智能交通管理、智能農(nóng)業(yè)、人機(jī)交互和智能家居等領(lǐng)域。

近年來，醫(yī)療保健和智能家居一直是重要研究的焦點(diǎn)。這是由于對連接性、安全性、個(gè)性化、家庭醫(yī)療保健、家庭設(shè)施和自動(dòng)化需求不斷增長所推動(dòng)的。智能材料和制造技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)了這場技術(shù)革命，有助于實(shí)現(xiàn)智能家居概念和個(gè)性化醫(yī)療的目標(biāo)。

這一技術(shù)革命的兩個(gè)關(guān)鍵要素是可穿戴設(shè)備和聯(lián)網(wǎng)家庭設(shè)備。智能物聯(lián)網(wǎng)傳感器和系統(tǒng)已經(jīng)集成到日常家居物品中，用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、健康監(jiān)測、跌倒檢測、安全、個(gè)人護(hù)理、智能交互和老年援助等功能。設(shè)備被連接在一起，可以在它們自己和云之間進(jìn)行通信，以提供智能家居平臺(tái)的基礎(chǔ)。

利用人工智能減少物聯(lián)網(wǎng)漏洞

由于家庭住宅內(nèi)連接的更多設(shè)備的能源需求增加，能源供應(yīng)和使用是智能家居的一個(gè)問題。因?yàn)殡姵氐氖褂脡勖邢蓿枰獣r(shí)間、精力和成本來更換。包含能源收集功能的自我維持和自主系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)連接和智能家居領(lǐng)域是非常需要的。

科學(xué)家們已經(jīng)開發(fā)了許多能源收集裝置。這些設(shè)備包括太陽能設(shè)備、熱電發(fā)電機(jī)、熱釋電發(fā)電機(jī)、壓電發(fā)電機(jī)和摩擦發(fā)電機(jī)。摩擦發(fā)電機(jī)是一種基于接觸帶電和靜電感應(yīng)原理的摩擦發(fā)電機(jī)。它們收集機(jī)械能，具有高性能、低成本、良好的可擴(kuò)展性、材料可用性、結(jié)構(gòu)簡單和高兼容性等優(yōu)點(diǎn)。

提高智能功能

除了材料設(shè)計(jì)和能源收集能力，目前該領(lǐng)域的另一個(gè)關(guān)鍵問題是提高傳感器和設(shè)備的智能功能，以增強(qiáng)其決策過程和對現(xiàn)實(shí)世界的反應(yīng)。該領(lǐng)域包括人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)在內(nèi)的技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的融合導(dǎo)致了一個(gè)新的研究領(lǐng)域的形成：物聯(lián)網(wǎng)。

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，包括個(gè)性化醫(yī)療監(jiān)控、步態(tài)分析、物體識(shí)別、安全和環(huán)境電子設(shè)備。當(dāng)安裝在智能家居中，它們不僅賦予它們交互功能和多模態(tài)監(jiān)控，而且賦予它們智能決策能力。

這篇論文發(fā)表在ACS Materials Au上，該論文全面回顧了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備領(lǐng)域的當(dāng)前進(jìn)展。首先，本文綜述了器件的制造技術(shù)和應(yīng)用于器件制造的先進(jìn)材料。

生物兼容，靈活，自愈聚合物提供增強(qiáng)的舒適性和機(jī)械性能。卷對卷印刷和靜電紡絲等大規(guī)模制造技術(shù)已顯示出制造大面積應(yīng)用，如地板傳感器和全身傳感器的前景。

其次，本文重點(diǎn)介紹了可穿戴技術(shù)和環(huán)境設(shè)備，這些設(shè)備部署在家庭環(huán)境和人體上。自供電裝置受到了特別的關(guān)注。探討了設(shè)計(jì)考慮和工作機(jī)制。我們已經(jīng)詳細(xì)討論了輔助、安全運(yùn)動(dòng)跟蹤、醫(yī)療保健和自動(dòng)化等應(yīng)用場景。

作者詳細(xì)回顧了智能系統(tǒng)和自我可持續(xù)系統(tǒng)的當(dāng)前技術(shù)發(fā)展，這是智能家居物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的兩個(gè)主要有希望的趨勢。本文討論了結(jié)論和展望，強(qiáng)調(diào)了全面集成和互聯(lián)人工智能智能家居面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

目前的挑戰(zhàn)包括開發(fā)更高效、更健壯的能源收集組件，目前的設(shè)備只能提供低功率發(fā)電。與這一限制相聯(lián)系的是需要延長充電時(shí)間。設(shè)備需要優(yōu)化，才能充分發(fā)揮其潛力。第二個(gè)挑戰(zhàn)是智能家居中不斷產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量和類型。需要數(shù)據(jù)分析的進(jìn)步來有效地分析這些數(shù)據(jù)流。

從單個(gè)設(shè)備組件到完整的系統(tǒng)，所有層面的優(yōu)化都是必要的，但作者表示，隨著技術(shù)的創(chuàng)新，未來可以實(shí)現(xiàn)全連接、集成、智能和自給自足的人工智能平臺(tái)。