15 August, 2022
無線感測器技術(wireless sensors)目前多用於測量與監控農場、森林等大片土地,並蒐集溫度、濕度等環境變因,無論是在數位化農業、氣候變遷風險控管等領域,都擁有出色的應用潛力。不過迄今為止,大多數感測器都由電池供電,且必須由專業人員親自到現場一一擺放感測器裝置,對於大面積監控範圍而言,安裝過程顯得耗時耗力,金錢成本也高昂。
如果現在有項新發明,能讓這過程變得像蒲公英散播種子一樣,輕盈又快速,那無線感測器是否能更快達成普及應用呢?
蒲公英通過風力傳播種子,蒲公英花在成熟之後,模樣就像一把毛茸茸的降落傘,帶著冠毛的種子會迎風而起、隨著風飄蕩,將種子帶到遠方。
受到蒲公英的啟發,來自華盛頓大學的研發團隊,開發出一種新型感測器攜帶設備,它們可以像蒲公英種子一樣,一邊降落、一邊被風吹著前進,輕鬆抵達遠方。
雖然比起重量僅僅一毫克的蒲公英種子,該系統「重達」 30 毫克,不過當這些微型設備被無人機釋放時,還是有辦法在微風推動下,飛行約 100 公尺,並於著陸後持續發送距離 60 公尺以上的傳感器數據。
專案負責人表示:「我們的研究成果顯示,未來部署感測器只需要一台無人機,一次撒落上千台微型裝置,再任由風將它們帶往隨機位置,每一台的降落處都會有些許不同。基本上,你就能毫不費力地布置好由 1000 具感測器組成的監測網絡。」
這項蒲公英發明原型,在今年 3 月 16 號被刊登於《自然》(Nature)這本科學期刊上。每年許多最重要、最前端的科學研究結果,都會在《自然》中以短文章形式發表。這項發明不僅為小規模、專用化運算(purpose-built computing)作出貢獻,也不失為嵌入式電子設備(embedded electronics)下一個發展新方向。
為了確定裝置在空氣中下落時的最大速度,藉以評估這些設備在風中能行進多遠,還要確保整套系統能像真正的蒲公英種子那樣,輕輕巧巧地降落地面,研究團隊連番測試了 75 種設計,才發現蒲公英種子的結構圍繞一個中心點,周圍延伸出來的絨毛,則能減緩降落速度,形成隨風漂浮前進的效果。