智能微尘：魔鬼还是天使？

有一种东西，它可以使美国加利福尼亚一年省下7亿~8亿美元的电费；同样是这种东西，它可以让你家里的蟑螂成为窥视个人隐私的工具。这种东西正是西方一些研究机构津津乐道的未来产品-----智能微尘(Smart Dust)。这样一种东西到底是魔鬼还是天使？

智能微尘实际上是一个可能比米粒还小的计算机。从我们肉眼看来，它也许和一粒沙子没有什么区别，但是，它是一种有智能的“沙子”……

“沙子”的智力

现代微电子技术是以硅为原料发展起来的，众所周知，沙子是我们周围最常见的含硅物质。而微电子技术发展的最终结果将可能使“沙子”也拥有智能——有一天你拣到一粒智能沙子，当你拿起它时，它已经将你的相关信息传到某个数据中心，这决不是天方夜谭，因为也许你拣到的是一颗和沙子一样大小的“智能微尘”。

尽管我们从肉眼看来，一个一立方毫米甚至更小的智能微尘与沙子没多少区别，但它却拥有传感器、处理器、电池、网络连接装置、存储单元等一系列我们今天在电脑里才会看到的功能模块。这就是被称为“智能微尘”的东西，它拥有的这一系列模块组合在一起意味着它可以做各种各样我们今天无法想象的工作。

如图1所示，智能微尘实际上在一立方毫米的范围内包含了从信息收集、信息处理到信息发送的所有必需部件。

尽管国内对智能微尘的报道还是凤毛鳞角，但国外这种产品的研发早在多年以前就已经开始，美国国防部在4年以前就已经把它列为一个重点研发项目。国外已经有多达上百家企业、大学及其他研究机构在从事智能微尘的研究，其中，美国媒体报道最多的是英特尔公司和加州的伯克利大学。有报道称，美国国防部针对智能微尘的开发和应用研究也正是委托给这两个机构来实施的。早在1999年，美国伯克利大学的研究机构就已经将智能微尘缩小到5毫米长度之内，而从最近的一些国外报道来看，智能微尘的开发已经把目标定位于一立方毫米或更小的尺寸上。不仅如此，有研究员称，未来的智能微尘甚至可以在数小时内悬浮在空中，搜集、处理、发射信息。这样，它将可以用于天气监测的传感器。

这种“最小”的电脑设备甚至可以做成标准的硬件，然后通过编程来实现各种不同的功能。这样，像现在的芯片一样大规模地生产带来的低成本使人们可以在未来的电子市场上成把地买回家做各种用途。

尽管智能微尘的体积非常小，但它却几乎可以“永久”使用。因为它不仅拥有一块微型的薄膜电池，而且拥有一个微型的太阳能电池为它充电（如图1所示）。

智能微尘的发展并不是一个单独的研究项目，它与目前其他技术的发展有着非常密切的关系。在制造工艺上，90纳米技术将为智能微尘尺寸的进一步缩小和功能的提升提供了可能性；在功能模块上，另一个热门的研究MEMS（微型机电系统）也已经被应用于智能微尘；此外，像UWB（超宽带）技术标准的开发也都将会影响智能微尘的发展，因为，UWB可以使用更低的功耗实现更高的无线传输带宽，而智能微尘的数据传输必须借助无线通信，功耗和传输能力一直是它的瓶颈。从图1中，我们就可以看到，电池占据了智能微尘体积中的绝大部分，一旦功耗降低就可能进一步降低体积。

有人甚至设想了用一种直径2毫米、高仅9毫米的微型火箭来“运载”智能微尘到指定地点。他们设想：“这种有效载荷为1毫克的微型火箭将在10秒钟内产生2G的加速度。”这种设想如果成为现实，气象中的很多监测都可以把一些能够悬浮在空中的智能微尘发射到指定高度来完成。

根据专家的介绍，目前智能微尘面临最具挑战性的技术难题之一是如何在低功耗下实现远距离传输。据说，有人已经用光通信实现了21英里监控。另一个技术难题在于如何将大量智能微尘自动组织成网络。

值得一提的是，这种看起来像是科幻故事中才有的高科技产品实际上已经开始进入原型的试验阶段。由美国国防部组织的一次全球性测试已经展开，这些被测试的“小家伙”将收集世界各地的信息，然后传送到指定的数据中心。专家称，这些产品一旦设计成熟，它就会被集成到不到一立方毫米的小颗粒中。因此，实际上它的应用已经离我们如此地接近。就以美国国防部用它来收集战场信息的应用来看，我们甚至很难说，不久后可能再次爆发的海湾战争会不会成为智能微尘第一次实际应用的检验。

如果一个胃不好的病人吞下一颗米粒大小的小金属块就可以在电脑中看到自己胃肠中病情发展的状况，对任何一个胃不好的人来说无疑都是一个福音。事实上，智能微尘可以给人们带来的方便仍是今天我们还不能想象的。