За последние несколько лет Интернет Вещей стал центром внимания всего и вся. Стартапы, связанные с развитием и применением встроенных датчиков мониторинга состояния физических объектов, получили значительную поддержку со стороны бизнеса за последние 4 года – более 30 миллионов долларов было влито в этот рынок.
Интернет вещей – это важно, а главное – перспективно. Но насколько перспективна концепция встроенных датчиков? Не переоценены ли они? Можем ли мы обойтись без них?
Ответ – да, можем. Существуют специальные материалы, которые сами, по своей сути, являются своего рода датчиками, и могут собирать информацию о температуре, давлении и другом внешнем воздействии – такие материалы называются «умными», и с такими материалами отпадает всякая необходимость использовать какие-либо другие датчики.
«Умные материалы» способны собирать информацию и сразу же сохранять ее в облако. «Умные материалы» будут перенастраивать себя, сталкиваясь с изменениями в состоянии окружающей их среды. Можно сказать, что такие материалы не просто умные, но «живые» — и сама концепция взаимодействия человека и технологий значительно изменится, когда эти материалы получат широкое распространение в нашей повседневной жизни.
Конец изотропной эры
Изотропные материалы, с которой работает вся инженерная отрасль, предсказуемы в своей реакции на внешние раздражители. В изотропной эре, вы сначала создаете проект, и лишь затем подбираете подходящий материал, который будет выполнять специально отведенную для него функцию в этом проекте.
Но что если все можно сделать наоборот? Что если бы мы могли сделать так, чтобы используемые нами материалы определяли цель проекта? В природе так все и работает: семена, к примеру, попадая в почву, формируют деревья.
Так же работают и анизотропные материалы. Они куда более гибкие, чем изотропные, и способны подстраиваться под условия окружающей их среды.
Добро пожаловать в анизотропную эру.
Умный транспорт
Представьте себе обшивку самолета, которая сама по себе избавляется от вмятин и царапин, сохраняя тем самым оптимальную термодинамику. Это совершенно немыслим для изотропной эры, но вполне себе реально в эру анизотропную.
Вот как это работает: часть самолета — например, крыло — выполнена из композитного материала, покрытого тонким слоем наносенсоров. Это покрытие выполняет роль «нервной системы», позволяя крылу чувствовать все, что происходит вокруг него – температуру, давление, и т.д.
Если нервная система крыла испытывает повреждения, она посылает сигнал к микросферам из невулканизированного материала внутри нанокристаллического покрытия. По этому сигналу, микросферы отправляются на место повреждения, выпуская там свое содержимое, залечивая им «рану» .
В настоящее время, Airbus занимается исследованиями в этой области в национальном композитном центре Бристольского университета, приближая нас к будущему, где вся авиационная отрасль будет буквально захвачена умными материалами.
Автомобильная промышленность также может использовать умные материалы для производства машин, способных не только чувствовать повреждения и самовосстанавливаться, но и собирать данные о качестве работы, передавая их инженерам и механикам для анализа.
Проект Hack Rod, собравший вместе множество энтузиастов в сфере умных технологий в Южной Калифорнии, направлен на создание первого в мире полностью автоматизированного автомобиля с использованием умных материалов и революционного искусственного интеллекта.
Еще один пример: Пауло Гамейро, координатор европейского проекта HARKEN и менеджер по исследованию и разработке португальской текстильной компании Borgstena, разрабатывает прототип ремней безопасности из умных материалов, чтобы те, получая данные о сердцебиении и частоте дыхания, предупреждали водителя о чрезмерной усталости, рекомендуя прекратить движение во избежание несчастного случая.
Революция в строительстве
Помимо транспорта, умные материалы предлагают множество возможностей для сферы строительства – как пример, эти материалы помогут инженерам отслеживать состояние зданий и других сооружений в реальном времени, позволив контролировать как сам процесс строительства, так и последующую эксплуатацию построек.
Дороги, мосты, здания и другие части нашей современной инфраструктуры постоянно нуждаются в надлежащем обслуживании. Иногда мы даже не знаем, чему следует уделить внимание в первую очередь – настолько наша инфраструктура страдает от различного воздействия извне – будь то природного или техногенного.
Но что если мы можем создать «умный бетон»? «Нервная система» такого бетона способна в реальном времени следить за состоянием конструкции, самостоятельно инициируя восстановительные работы в случае даже самых малейших повреждений.
В MIT сейчас работают над проектом ZERO+ — этот проект обещает революционировать сферу строительства, сделав использование подобных композитных материалов делом вполне обыденным.
Функциональные ткани
Исследователи из MIT также взялись за работу над будущим текстильной промышленности, создав новый институт AFFOA. Их исследования нацелены на создание нового поколения одежды, которая сможет видеть, слышать и чувствовать, общаться со своим обладателем, хранить и преобразовывать энергию, следить за здоровьем человека, контролировать температуру и изменять цвет.
Такие «функциональные ткани» изменят наш взгляд на одежду как таковую. По сути, одежда может перестать быть «просто» одеждой – она станет и батарейкой для ваших гаджетов, и универсальным устройством для контроля состояния здоровья. Даже солдаты могут использовать подобные материалы в своей униформе, чтобы лучше приспосабливаться к постоянно изменяющимся условиям прямо на поле боя.
Но что если вы случайно порвете такую без сомнения дорогостоящую штуку? Не проблема – ткань восстановит сама себя, прямо как то крыло самолета.
Жизнь в новом мире
Это не фантастика – это вполне себе реальность. Умные материалы придут в нашу жизнь уже очень скоро.
Они преобразят наш мир и сделают его проще, безопаснее и удобнее. Создавая вещи, которые могут не только собирать информацию о себе и собственном окружении, но и подстраиваться в соответствии с этой информацией, умные материалы станут новым стандартом для каждой из сфер – как для авио и автомобильной промышленности, так и для строительства. Даже наша одежда будет сделана из них!
Таков потенциал умных материалов – с ними мы станем еще на один шаг ближе к будущему.
