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

　　物聯(lián)網(wǎng)革命

　　近幾十年來，世界變得更加緊密相連，幾項關鍵技術(shù)推動了第四次工業(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)已被應用于環(huán)境監(jiān)測、個人醫(yī)療保健、智能交通管理、智能農(nóng)業(yè)、人機交互和智能家居等領域。

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

　　這一技術(shù)革命的兩個關鍵要素是可穿戴設備和聯(lián)網(wǎng)家庭設備。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，用于實現(xiàn)自動化、健康監(jiān)測、跌倒檢測、安全、個人護理、智能交互和老年援助等功能。設備被連接在一起，可以在它們自己和云之間進行通信，以提供智能家居平臺的基礎。

　　利用人工智能減少物聯(lián)網(wǎng)漏洞

　　由于家庭住宅內(nèi)連接的更多設備的能源需求增加，能源供應和使用是智能家居的一個問題。因為電池的使用壽命有限，需要時間、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)連接和智能家居領域是非常需要的。

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

　　提高智能功能

　　除了材料設計和能源收集能力，目前該領域的另一個關鍵問題是提高傳感器和設備的智能功能，以增強其決策過程和對現(xiàn)實世界的反應。該領域包括人工智能、機器學習和深度學習在內(nèi)的技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的融合導致了一個新的研究領域的形成：物聯(lián)網(wǎng)。

　　物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)已經(jīng)應用于多個領域，包括個性化醫(yī)療監(jiān)控、步態(tài)分析、物體識別、安全和環(huán)境電子設備。當安裝在智能家居中，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)設備領域的當前進展。首先，本文綜述了器件的制造技術(shù)和應用于器件制造的先進材料。

　　生物兼容，靈活，自愈聚合物提供增強的舒適性和機械性能。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用，如地板傳感器和全身傳感器的前景。

　　其次，本文重點介紹了可穿戴技術(shù)和環(huán)境設備，這些設備部署在家庭環(huán)境和人體上。自供電裝置受到了特別的關注。探討了設計考慮和工作機制。我們已經(jīng)詳細討論了輔助、安全運動跟蹤、醫(yī)療保健和自動化等應用場景。

　　作者詳細回顧了智能系統(tǒng)和自我可持續(xù)系統(tǒng)的當前技術(shù)發(fā)展，這是智能家居物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的兩個主要有希望的趨勢。本文討論了結(jié)論和展望，強調(diào)了全面集成和互聯(lián)人工智能智能家居面臨的機遇和挑戰(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間。設備需要優(yōu)化，才能充分發(fā)揮其潛力。第二個挑戰(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)分析的進步來有效地分析這些數(shù)據(jù)流。

　　從單個設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，未來可以實現(xiàn)全連接、集成、智能和自給自足的人工智能平臺。