Sự bùng nổ của các đồ vật được kết nối, đặc biệt là những thứ được giám sát và kiểm soát bằng hệ thống trí tuệ nhân tạo, có thể mang lại cho những đồ vật bình thường những khả năng kinh ngạc - ví dụ một ngôi nhà tự mở cửa khi nó nhận ra chủ nhà đi làm về, hoặc một thiết bị cấy ghép theo dõi tim gọi cho bác sĩ nếu cơ quan này cho thấy những dấu hiệu bất ổn. Nhưng sự bùng nổ thực sự trong thế giới trực tuyến có thể còn ở phía trước.

Các nhà khoa học đã bắt đầu thu nhỏ các cảm biến từ milimét hoặc micromet xuống quy mô nanomet, đủ nhỏ để lưu thông trong cơ thể sống và trộn trực tiếp vào các vật liệu xây dựng. Đây là bước đầu tiên rất quan trọng đối với Internet vạn vật nano (Internet of Nano Things - IoNT) trong y tế, hiệu quả năng lượng, và nhiều lĩnh vực hoàn toàn mới khác.

Một số cảm biến nano tiên tiến nhất cho đến nay được chế tạo bằng cách sử dụng các công cụ sinh học tổng hợp để sửa đổi các sinh vật đơn bào, chẳng hạn như vi khuẩn. Mục tiêu ở đây là tạo ra các máy tính sinh học (biocomputers) đơn giản sử dụng ADN và protein để nhận ra mục tiêu hóa học cụ thể, chứa một vài bit thông tin, và sau đó báo cáo tình trạng của chúng bằng cách thay đổi màu sắc hoặc phát ra một số tín hiệu dễ phát hiện. Synlogic, một khởi nghiệp ở Cambridge, Mass., đang tiến hành thương mại hóa các chủng lợi khuẩn có thể tính toán để điều trị rối loạn trao đổi chất hiếm. Ngoài y học, các cảm biến nano di động như vậy có thể tìm thấy nhiều ứng dụng trong nông nghiệp và dược phẩm.

Nhiều cảm biến nano còn được làm từ vật liệu phi sinh học, chẳng hạn như ống nano carbon, có thể cả cảm nhận và phát tín hiệu, làm các nano anten không dây. Nhờ kích thước nhỏ, cảm biến nano có thể thu thập thông tin từ hàng triệu điểm khác nhau. Các thiết bị bên ngoài sau đó có thể tích hợp các dữ liệu để tạo ra bản đồ cực kỳ chi tiết cho thấy những thay đổi nhỏ nhất về ánh sáng, độ rung, dòng điện, từ trường, nồng độ hóa học và điều kiện môi trường khác.

Việc chuyển từ các cảm biến nano thông minh thành IoNT dường như là không thể tránh khỏi, nhưng vẫn còn những thách thức lớn phải vượt qua. Một rào cản kỹ thuật là việc tích hợp tất cả các thành phần cần thiết cho một thiết bị nano (nanodevice) tự cấp nguồn để phát hiện sự thay đổi và truyền tín hiệu lên mạng. Những trở ngại khác bao gồm các vấn đề riêng tư và an toàn. Bất kỳ thiết bị nano nào được đưa vào cơ thể, cố ý hay vô tình, đều có thể độc hại hoặc gây phản ứng đào thải. Công nghệ này cũng có thể cho phép việc giám sát không mong muốn. Các ứng dụng ban đầu có thể tránh được những vấn đề gây nhiều tranh cãi nhất bằng cách nhúng cảm biến nano vào các sinh vật đơn giản, ít rủi ro như thực vật và vi sinh vật không truyền nhiễm được sử dụng trong công nghiệp.

Khi trở thành hiện thực, IoNT có thể cung cấp các hình ảnh cập nhật rất chi tiết về thành phố, nhà cửa, nhà máy, thậm chí cả cơ thể chúng ta nhiều chi tiết hơn với chi phí rẻ. Đèn giao thông, các camera giám sát hay mang trên người được kết nối với Internet. Tiếp theo là hàng tỷ cảm biến nano thu lượm một lượng lớn thông tin thời gian thực và gửi nó vào bộ nhớ đám mây.