الغبار الذكي: الغبار ذكي بالفعل بما يكفي لمساعدة الشخص. ما هو الغبار الذكي وكيف يغير انتشاره العالم من حولنا الغبار الذكي

يتم تطوير IPLIT RAS ومختبر الأبحاث الفكرية "LINTECH". تكنولوجيا شبكات الاستشعار الموزعة(آر إس إس). يتحدث المدير العام لشركة LINTECH LLC عن مدى واقعية قيام بلدنا بتحقيق قفزة غير مسبوقة في تطوير صناعة RCC. يوري أورينيوس.

لسوء الحظ، هناك قطاعات ذات أهمية استراتيجية للتقدم التكنولوجي، حيث تخلفت روسيا، خلال فترات البيريسترويكا، وفوضى التسعينيات، وإرساء الاستقرار السياسي في بداية القرن الحادي والعشرين، بشكل يائس عن الغرب والإمكانات المتنامية بسرعة النمور الآسيوية.

ومن بين مجالات العلوم هذه الإلكترونيات الدقيقة وعلم التحكم الآلي الفني والروبوتات والعديد من المجالات الأخرى التي تشكل الأساس لانتقال اقتصادات البلدان إلى صناعة النظام التكنولوجي الخامس. تجدر الإشارة بشكل خاص إلى تطور الاتصالات السلكية واللاسلكية وتكنولوجيا الاتصالات، والتي تعتمد عليها بشكل حاد كفاءة الإدارة وجودة التحكم في أهم مرافق الإنتاج، بالإضافة إلى مجمع ما يسمى بمرافق الإنتاج بأكمله. اقتصاد وطني.

ومن الجدير الاعتراف بذلك معايير الواي فايوالبلوتوث الذي نعتبره متقدمًا وأكثر وسيلة فعالةالاتصالات بعيدة كل البعد عن كونها الأكثر حداثة وموثوقية. يتم إدخال المزيد والمزيد في الاستخدام العملي الشامل في جميع أنحاء العالم. شبكات الاستشعار الموزعة (DSNs)، جاهزون للعمل كـ "غبار ذكي" - ينظمون أنفسهم بشكل مستقل في شبكة ذكية واحدة ويتحكمون في الشقق والمباني السكنية والمدن بأكملها وحتى القارات بناءً على آلاف المعلمات المستهدفة.

إنها أكثر موثوقية بعشرات المرات من الشبكات اللاسلكية الحالية وتسمح بإنشاء أنظمة لحل مجموعة كبيرة من المهام الحيوية تلقائيًا دون أي تدخل بشري تقريبًا. ولا تزال هناك فرص اليوم لسد هذه الفجوة التي صنعها الإنسان، ودفع روسيا إلى العربة الأخيرة من القطار المغادر للابتكارات المتقدمة في مجال الاتصالات اللاسلكية.

المشروع الواعد لتطوير الرقائق المحلية بمعيار ZigBeeوالبرمجيات لتطبيقها النشط في مختلف المجالات يمكن أن يطلق عليها فريق معهد الليزر و تقنيات المعلومات RAS (شاتورا) ومختبر الأبحاث الفكرية "LINTECH". يتحدث المدير العام لشركة LINTECH LLC عن مدى واقعية قيام بلدنا بتحقيق قفزة غير مسبوقة في تطوير صناعة RCC. يوري أورينيوس.

─ أخبرنا يوري، كما يقولون على الأصابع، ما هي خصوصية هذه التكنولوجيا؟ تبدو شبكات الاستشعار وكأنها خيال علمي إلى حد ما...

─ سيكون من الأفضل أن يخبرك مديرنا الفني إيغور فورونين، بأنه أحد الخبراء الرائدين في روسيا في مجال RCC. تتمتع شبكات الاستشعار بالعديد من الميزات والمزايا. ربما يكون هناك وحدتان رئيسيتان: تقوم وحدات شبكة الاستشعار الموجودة بشكل عشوائي بتنظيم نفسها على الفور بشكل مستقل في شبكة واحدة. والثاني هو أن شبكة Wi-Fi وBluetooth مبنية على تقنية "النجمة" - وذلك عندما يتم توزيع نقطة واحدة على الجميع اعدادات الشبكةوالأجهزة "التابعة" الأخرى متصلة بها، والشبكة وفقًا لمعيار ZigBee قادرة على أن تصبح شبكة مختلطة، والتي تتشكل في حد ذاتها في بنية ذات اتصالات عشوائية. شبكة الاستشعار هي MESH. بصريًا، لا يمثل نجمًا ("نقطة متعددة النقاط")، بل يمثل شبكة صيد - أي. يتفاعل كل عنصر من عناصر هذه الشبكة مع العديد من العناصر المجاورة، مما يشكل الاتصال اللازم. وهذا يضمن موثوقية أكبر بكثير لنقل البيانات. كلما زاد عدد المشاركين، زادت موثوقية نقل البيانات. يمكن أن تفقد الشبكة ما يصل إلى 40% من الأجهزة النشطة، مع الحفاظ على وظائفها الأساسية. نطاق التطبيق غير محدود عمليا - من الأجهزة المنزلية الشائعة إلى أنظمة المراقبة الجادة ودعم الحياة.

لكن ربط وحدات من نفس المعيار بشبكة واحدة ليس بالمهمة الأكثر صعوبة. يحدث هذا تلقائيًا. ولكن بعد ذلك، يكون لكل شبكة من هذه الشبكات متطلبات مختلفة - بعضها يحتاج إلى نقل البيانات بشكل متكرر من النقاط إلى المركز، والبعض الآخر - مرة واحدة كل ساعة، والبعض الآخر مضمون لنقل البيانات لمدة معينة، والبعض الآخر قد يكون لديه مهمة التشغيل مرة واحدة لمدة عام أثناء الحريق ونقل البيانات و"النوم" بقية الوقت - يجب أن يكون هناك أقصى أداء للشبكة دون استبدال البطاريات. يتم حل المشكلات المختلفة حسب متطلبات الشبكة المختلفة. يؤدي هذا إلى ظهور بروتوكولات وخوارزميات مختلفة لتفاعل مكونات الشبكة - كيفية "الاستيقاظ" لجميع أجهزة الاستشعار في نفس الوقت، ونقل المعلومات ثم النوم مرة أخرى، حتى لا تهدر الطاقة الثمينة في هذه الحالة. أو على العكس من ذلك، وفقًا للمخطط الذي يحتاجون إلى تشغيله والنوم من أجل ضمان جمع البيانات ونقلها إلى العقدة المركزية لجمع البيانات ومعالجتها.

تتكون الشبكة من العقد - ما يسمى. مبذر كل عقدة عبارة عن جهاز برمجي وأجهزة، وهو جهاز إرسال واستقبال، وشريحة رئيسية (معالج دقيق) تعالج الأوامر، ومصدر طاقة حديث مستقل، ونوع من أجهزة الاستشعار. إذا كنت لا تعرف، فإن المستشعر باللغة الروسية هو جهاز استشعار. يمكن توصيل عدة أجهزة استشعار مختلفة بكل ذرة من هذا القبيل. كلما زاد عدد أجهزة الاستشعار التي نعلقها على عقدة واحدة، زادت المعلمات المختلفة التي يمكننا قياسها، ولكن في الوقت نفسه، يزداد استهلاك طاقة البطارية. أجهزة الاستشعار عادة ما تكون قياسية. هذه هي قياسات درجة الحرارة والضغط والرطوبة والإضاءة والاهتزاز والضوضاء والموقع في الفضاء (الميل)، وعدد الثورات (المشفرات)، والإشعاع، وأول أكسيد الكربون (CO/CH). بالإضافة إلى أجهزة الاستشعار، يمكن أيضًا تركيب مشغلات يتم التحكم فيها. ثم تبدأ كل عقدة شبكة في العمل كـ " المنزل الذكي- يجمع المعلومات اللازمة ويرسلها للمعالجة، ثم يستقبل إشارة التحكم "من المركز" ويرسلها إلى المشغل للمعالجة. ولا توجد أسلاك أو شكوك حول موثوقية النظام.

يمكن أيضًا تصميم أجهزة الاستشعار خصيصًا. ولكن في هذه الحالة، تزيد تكلفة العقدة بشكل حاد. كقاعدة عامة، يتم استخدام العشرات من العقد لبناء شبكة، ويحاولون استخدام أجهزة الاستشعار القياسية. إنها أرخص بسبب الإنتاج الضخم أو القابلة للإصلاح أو الاستبدال السريع - الشيء الرئيسي هو أنها تلبي المعايير المطلوبة. تحتوي الشبكة على منسقين - وحدات أكثر ذكاءً تؤدي الوظائف الأساسية لمزامنة الشبكة، وعند تشغيلها، تقوم باستقصاء جميع الأجهزة المتاحة وبناء شبكة بناءً عليها. هناك عقد وسيطة - أجهزة إعادة الإرسال أو أجهزة التوجيه. والمستوى الثالث هو الأجهزة النهائية. أجهزة الاستشعار متصلة بهم. من خلال أجهزة إعادة الإرسال، يتم إنشاء شبكة يتم من خلالها إرسال البيانات المجمعة في حزم وتتدفق جميعها إلى نقطة تجميع واحدة. المسافة بين الأجهزة، كقاعدة عامة، لا تتجاوز حاليا 100 متر. على الرغم من أن الرقائق قد تم تطويرها بالفعل وهي معروضة للبيع، إلا أنها تتواصل مع بعضها البعض على مسافة تصل إلى كيلومتر واحد. صحيح، في الوقت نفسه، عليك أن تفهم أنه إذا انتقلت الإشارة إلى مسافة أكبر، فهذا يعني أنه سيكون هناك استهلاك أكبر للبطارية، وسوف تستهلك الشبكة الطاقة بشكل أسرع. هناك أنظمة تشغيل خاصة لشبكات الاستشعار - TinyOS، وعادة ما يتم تنفيذ جميع عمليات التطوير بلغة C، لأنظمة التشغيل المشابهة لنظام Linux.

─ واو! بمساعدة مثل هذه الشبكة، اتضح أنه من الممكن التحكم في مساحات ضخمة؟

─ وإلا! على سبيل المثال، إذا قمت بوضع 64 ألف شريحة على مسافة كيلومتر واحد، فإن الأولى والأخيرة ستكون على مسافة كيلومتر واحد مرة أخرى. لأننا سندور حول العالم بأكمله بهذه الطريقة. صحيح أنه لم يقم أحد بعد بإجراء مثل هذه التجارب العالمية، ولكن في إنجلترا، على سبيل المثال، يتم بالفعل استخدام شبكة استشعار للتحكم في إضاءة الشوارع.

─ هل لديك بالفعل ما تعرضه بمثال عملي؟

─ اليوم لدينا بالفعل العديد من المشاريع في مرحلة التشغيل التجريبي. على سبيل المثال، مشروع في مجال المراقبة الصناعية. على أراضي Shaturskaya GRES رقم 5، تم نشر شبكة RSS لتنفيذ التحكم الحراري على خط إعادة التدوير لمضخات التغذية للكتل رقم 1-6. درجة حرارة خط الأنابيب في منطقة الدراسة هي 230 درجة مئوية في الحالة الطبيعية. دقة القياس هي 5-10 درجات، ويتم أخذ القياسات كل 10 ثواني. مثل هذا الرصد التكنولوجي ممكن ليس فقط في مؤسسات الطاقة، ولكن أيضًا في بيوت غلايات المناطق ولوحات المفاتيح الكهربائية والإنتاج الكيميائي، نظرًا لأن RSS يتمتع بمزايا: التثبيت السريع والبساطة وسهولة الصيانة.

نحن نولي اهتمامًا كبيرًا لاستخدام شبكات الاستشعار في نظام الإسكان والخدمات المجتمعية. نحن نعمل بالفعل على تطوير في العديد من المدن و القرى المنزليةمنطقة موسكو. أنا أعتبر هذا الاتجاه للتنمية هو الأكثر واعدة، وربما جنبا إلى جنب مع أنظمة الإنذار والأمن. من الواضح أنه باستخدام RSS، يمكن تنفيذ المصاعد والمراقبة الهندسية لجميع أنظمة الإسكان والخدمات المجتمعية في المدينة، بالإضافة إلى تنظيم إدارة جميع الأجهزة التقنيةتم تنفيذ المباني السكنية والإدارية، وجمع البيانات من أجهزة القياس اللازمة للفوترة، وجميع أنواع أنظمة الإنذار (ضد السرقة، الحريق) والأمن (أزرار الذعر، وسلاسل المفاتيح)، وغيرها. من المهم جدًا أن يساعد النظام الهندسي الداخلي المبني على PSS في حالات الحوادث أو التسربات الوضع التلقائيقم بإغلاق الصمام ثلاثي الاتجاهات مع إبلاغ المرسل المناوب في نفس الوقت بموقع التسرب، وبالتالي منع تسرب المياه في حالات الطوارئ من خط الأنابيب. من الممكن أيضًا التحكم في التهوية - الرطوبة ودرجة الحرارة في الغرف. إذا كانت هذه الأنظمة تعمل بشكل جيد، وكانت الخسائر في حدها الأدنى، وكانت الإعدادات مرنة لكل مستخدم - كل هذا سيؤدي إلى انخفاض الأسعار، والفائدة من شركات التأمين، وما إلى ذلك. ...

الدواء– مراقبة المرضى عن بعد. من المخطط نشر نظام مراقبة المرضى في قسم التشخيص الوظيفي في MONIKI. يرتدي المرضى في المستشفى أجهزة استشعار - على شكل سوار - لقياس الضغط ودرجة الحرارة ونشاط القلب. يقومون بنقل البيانات إلى خادم مركزي، حيث يمكن للطبيب المعالج الحصول على معلومات حول حالة المريض من خلال مسجل XBee. من الممكن تقديم خدمات المراقبة الطبية مدفوعة الأجر لبعض فئات المرضى، على سبيل المثال في المنزل. في هذه الحالة، يتم تثبيت مجموعة PCC بطريقة تجعل البوابة الصادرة للمريض مرتبطة بخادم تخزين البيانات. يمكن للمريض التحرك مع البقاء ضمن نطاق نقطة جمع البيانات المركزية. ثم في حالة وجود حالة خطيرة للغاية للمريض، تنتقل إشارة الإنذار إلى الخادم المركزي، وتتم معالجة إشارة الإنذار وإصدارها للمتخصصين، ويتم عرض بيانات كاملة عن المريض ليقوم الطبيب المعالج باتخاذ القرارات بشأنها الإجراءات اللازمة.

بدأنا مع روساتوم في دراسة مسألة المراقبة الإشعاعية للمنشآت النووية الخطرة. يتم إجراء الأبحاث حول إمكانيات وآفاق ومشاكل استخدام RSS لنظام مراقبة حالة مباني المنشآت النووية البحثية الحالية (RNI) وغيرها من المرافق النووية الخطرة. تم نشر نظام RSS في جزء من مباني معهد الأبحاث التابع لمعهد الأبحاث النووية في ديميتروفغراد وتم إجراء دراسة لسلوك النظام في الظروف الحقيقية. مشاكل موثوقية النظام عند تعرضه لإشعاعات خلفية متزايدة، ومشاكل انتشار الإشارات الراديوية المستخدمة لتوصيل عقد RSS في ظل وجود عوائق على شكل هياكل مصنوعة من الخرسانة "الثقيلة" المستخدمة في تشييد المباني ذات الإشعاعات الخطرة والنووية كما تم التحقيق في الكائنات.

تعمل السكك الحديدية الروسية على تطوير نظام للتحكم في درجة حرارة العجلات. وباستخدام خدمة RSS، يمكن حل هذه المشكلة بطريقة أرخص وأكثر موثوقية مما يجري حاليًا، عندما يتم قياس درجة الحرارة بشكل منفصل أثناء مرور قطار كهربائي بنقطة جمع البيانات KTSM. سيتم نشر المنطقة التجريبية، كما هو مخطط لها، في مستودع كوروفسكايا على متن قطار كهربائي للركاب. أثناء القيادة، سيتمكن السائق من الحصول على معلومات حول درجة حرارة مجموعة العجلات في الوقت الفعلي. سيكون من الممكن أيضًا تخزين البيانات التي تم جمعها في قاعدة بيانات مركزية، والتي يمكن الوصول إليها من قبل ضابط الخدمة في المحطة التي يمر بها القطار الكهربائي.

هناك اهتمام بأنظمتنا في البناء - مراقبة التسويات والانحرافات في المباني والهياكل. العميل المحتمل – “روستروي”. في المستقبل القريب، من المخطط إنشاء نظام مراقبة موزع للمباني والهياكل يعتمد على RSS لرصد قيم التسوية والانحرافات عن الفتح الرأسي والشقوق في منطقة البناء لحفرتين موجودتين في منطقة موسكو في الوقت الفعلي، مع إخراج البيانات إلى خادم مركزي ونشرها على الويب.

اللوجستية – السيطرة على حركة البضائع. بالنسبة للمجمعات اللوجستية الآلية، من الممكن تنظيم جمع البيانات على مسارات حركة الأجهزة الراديوية بمعرف فريد بين المستودعات وداخلها مع تحديد المواقع بالنسبة لنقاط جمع البيانات وتخزين المعلومات على خادم مركزي. وكجزء من هذا الاتجاه، ومع التوزيع الشامل لتقنيات الاستشعار، يمكننا أيضًا توليد معلومات حول تدفق توزيع البضائع، وإدارة مبادرات التسويق، وما إلى ذلك.

من المستحيل سرد جميع مشاريع التنفيذ في الوقت الحالي. اسمحوا لي أن أشير مرة أخرى إلى أن نطاق تطبيقات شبكات الاستشعار واسع جدًا... لقد قمنا اليوم بتغطية ما لا يقل عن 20 مجالًا مختلفًا والعمل في هذا الاتجاه مستمر. الحلول في الطريق لوزارة حالات الطوارئ وعمال المناجم والمؤسسات الصناعية ونظام التعليم...

─ إذن، على أساس معهد الليزر الخاص بنا، هل تقومون بتطوير نسخة روسية من معدات شبكات الاستشعار؟

─ يعمل IPLIT RAS مع شبكات الاستشعار من حيث تطوير ودراسة خصائصها المختلفة. وبما أن جميع الرقائق يتم تطويرها في أمريكا وتصنيعها في الصين، فإننا مقيدون في روسيا بقاعدة المعالجات الدقيقة التي يمكننا شراؤها. حسنا، أو، كخيار، أخرجها من الخارج في جيوبك. لا يوجد خيار آخر في الوقت الراهن. ونقوم بدراسة الشبكات من حيث كيفية جعلها عاملة لأطول فترة ممكنة، أو كيفية التأكد من ضمان مرور الإشارة بشكل موثوق عبر الشبكات، وكيفية جعل مسار الحزم مع البيانات من خلالها بأسرع ما يمكن . إن التآزر الناتج عن مثل هذه الشراكة واعد للغاية.

─ هل العلم الروسي متخلف كثيراً عن نظرائه الأجانب في هذا المجال؟

─ في مجال التسويق والتطوير العملي، ما زلنا بعيدين جدًا عن الإمكانات الموجودة بالفعل في مراكز الأبحاث في اليابان والاتحاد الأوروبي والولايات المتحدة الأمريكية. من الناحية العلمية، تم الآن تشكيل مدرسة قوية إلى حد ما في روسيا بتطوراتها الفريدة. واليوم ننشر النتائج في المجلات العلمية الدولية الرائدة - وهناك تقدم. الآن الشيء الرئيسي هو العثور على محرك رخيص و "صحيح" يتم إنتاجه بكميات كبيرة وسيكون هذا طفرة في التكنولوجيا. على سبيل المثال، يمكن البدء في تجهيز جميع الأجهزة المنزلية بعناصر شبكة الاستشعار هذه - داخل المكانس الكهربائية، غسالة ملابسوأجهزة التلفاز وغيرها. نشر شبكات استشعار مع ضبط أجهزة استشعار درجة الحرارة على 300-400 درجة... ستقوم أجهزة الاستشعار الموضوعة في الأجهزة المنزلية في جميع أنحاء الشقق السكنية بالإبلاغ عبر الشبكة إلى المركز عن حريق في خزانة شقة معينة في وقت أبكر بكثير من ساكن الشقة نفسه ... (خاصة عندما لا يكون في المنزل). يمكنك وضع المستشعر في التلفزيون أو مركز الموسيقىوأثناء حالات الطوارئ، سيتم استخدام هذا الجهاز للتواصل بشأن حالة الطوارئ. وستكون هذه المعلومات قابلة للتوجيه - كل شريحة لها عنوان MAC الخاص بها على الشبكة، واتصالها بالرقائق والبوابات الأخرى لجمع البيانات ومعالجتها يحدد موقعها عمليًا. في الإنتاج الضخم، يجب أن تكلف عناصر الشبكة هذه فلسًا واحدًا وتؤدي وظائفها مثل "الغبار الذكي".

─ بشكل عام، هدفك هو الوصول بهذه التكنولوجيا إلى مستوى الكمال للمستهلك...

─ نعم - للتوصل إلى جميع البنية التحتية والبرامج وأجهزة الاستشعار، وبالطبع الرقائق نفسها، التي تنتمي إلى فئة التقنيات الحيوية ومن المستحيل شراء ترخيص لإنتاجها. وإذا قمنا بتطوير الخط بأكمله - كل من الواجهات وأجهزة الاستشعار المختلفة وخوارزميات تبادل البيانات - فسنكون قادرين على إنتاج أنظمة تحكم ومراقبة جاهزة بالكامل، ودخول السوق، بما في ذلك السوق العالمية، وإنشاء الخدمات.

─ أخبرنا، في أي مرحلة وصل المشروع الآن؟ على حد علمي، أنت تنتقل الآن إلى سكولكوفو...

─ بينما كان لدينا العلم البحت. في نهاية العام الماضي، تقدمنا ​​بطلب للحصول على الإقامة في مؤسسة سكولكوفو، وحصلنا على قرار إيجابي، ومنذ ربيع عام 2013 أصبحنا مقيمين كاملين في مركز الابتكار. تعد Skolkovo فرصة لجذب التمويل وتطوير المشروع إلى مرحلة التسويق والحصول على وضع لائق. لا يمكننا أن نفعل هذا بأموالنا الخاصة. نمر اليوم بمرحلة بناء حلول النماذج الأولية، وتشكيل مناطق تجريبية، ومعالجة نتائج الأبحاث، ووضع اللمسات النهائية على اختراعاتنا وتسجيل براءات الاختراع فيها.

─ حسب الخطة متى ستصل إلى مرحلة التنفيذ التجاري؟

─ أعتقد بحلول نهاية العام المقبل.

─ ما المبلغ الذي تم استثماره بالفعل في المشروع؟

- حوالي 15 مليون.

─ دولار؟

- لا، روبل. والآن نخطط لجذب الاستثمارات الخارجية لمواصلة عملنا نحو الحصول على نتيجة تجارية. نحن واثقون بنسبة 100% من نجاحنا.

─ ما الذي يجب فعله لإنشاء "غبار ذكي" رخيص؟ هل لديك خطة لجعل التكنولوجيا غير مكلفة؟

─ هناك وصفة واحدة فقط هنا - الطلب الجماعي. تكلف شريحة واحدة للبحث اليوم أكثر من 30 دولارًا، حتى أن أول 100 شريحة تكلف بالفعل 1800 دولار، ومن الواضح أن الملايين لا ينبغي أن تكلف أكثر من دولار أو دولارين. ثم سيأتي وقت "الغبار الذكي".

─ بالنسبة للإنتاج الضخم، هل من الضروري إنشاء مصنع تسلسلي؟

─ أولاً، نحتاج إلى إنشاء قاعدة العناصر والبنية التحتية للأجهزة الخاصة بالتكنولوجيا. نحن على اتصال مع شركة روسية ITFY، والتي ستزودنا بالتصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) لتطوير المكونات الإلكترونية الدقيقة. أطلق زملاء من ITFY، بقيادة رئيس الشركة ليونيد سفاتكوف، بالتعاون مع شركة IBM، مشروع ITFY خصيصًا لروسيا، والذي افتتح "مركز التكنولوجيا الإلكترونية" (CET) - من أجل حل شامل للبنية التحتية للتطوير الجماعي للرقائق و لوحات الدوائر المطبوعةاستنادًا إلى منصة أجهزة وبرامج IBM. تم الإعلان عن إنشاء مركز التقنيات الإلكترونية (CET) في SPIEF-2012.

─ ما هو حجم الإنتاج المخطط إنشاؤه؟

─ من الصعب القول... إن تقنية Wi-Fi وBluetooth موجودة في كل هاتف محمول اليوم، ويتم إنتاجهما وبيعهما بالملايين. نحن نركز على نفس التغطية مع شبكتنا. على هاتف خليوينحن لا نقدم أي مطالبات، ولكن الأجهزة المنزلية والسيارات ولعب الأطفال ووحدات التحكم وأجهزة الكمبيوتر وغير ذلك الكثير يمكن أن توفر التغطية المطلوبة. لكي يكون المشروع مربحا، من الضروري دخول السوق العالمية. إذا أطلقنا المشروع بشكل صحيح الآن ولم تكن لدينا مشاكل في التمويل، ففي غضون 5 سنوات ستكون شبكات الاستشعار في كل مكان.

─ لماذا سكولكوفو؟

─ يوفر Skolkovo جميع الشروط اللازمة للتطوير النشط للمشاريع، فمن الممكن الحصول عليها نقديللبحث والتطوير. نحن نتفاوض بالفعل مع عدد من صناديق الاستثمار المعروفة حول إمكانية جذب استثمارات المشروع إلى المشروع. وفي المستقبل، سنتواصل مع قادة عالميين معروفين في هذا المجال بهدف إنشاء مشروع إنتاج مشترك. يفهم كبار المستثمرين أنه إذا كان هناك اهتمام حقيقي ويمكن للمرء أن يستثمر في تكنولوجيا واعدة، فيمكن الحصول على نتيجة تجارية لائقة. لدى سكولكوفو كل الإمكانيات للحصول على التمويل والدعم الشامل للمشروع. ولذلك، فإن الجو هناك ودية للغاية.

─ أرى. في Skolkovo، ستكمل تطوراتك العلمية، وتصمم الرقائق، ثم تجد مستثمرًا، وتختم الرقائق في الصين، وتنشئ برامج لمختلف مهام شبكات الاستشعار، وفي النهاية تنشئ منتجات نهائية - لوزارة حالات الطوارئ، ورجال الإطفاء، وما إلى ذلك؟

─ لا يزال ختم المكونات الخاصة بك مهمة للمستقبل. اليوم، الشيء الرئيسي هو تطوير خوارزميات الشبكة المختلفة التي توفر حلولاً لمختلف المشاكل التقنية، وتطوير بروتوكولات تبادل البيانات، والواجهات، وأنظمة جمع البيانات الموزعة، والحسابات. إن تطوراتنا قابلة للتطبيق في أي شبكة ذات معيار معتمد، لذلك، في الوقت الحالي، في المرحلة الأولى، دعهم يختمون كل شيء في الصين، ويشكلون شبكات في جميع أنحاء العالم، ويسمحوا للشبكات باستخدام برنامج التفاعل الخاص بنا لأداء المهام المعينة. على الرغم من أنه سيكون من الجيد أيضًا إصدار مجموعة كاملة من مصدر واحد، وفي المستقبل، أعتقد أننا سنصل إلى هذا.

─ ومن المقرر أن يتم كل هذا خلال السنتين أو الثلاث سنوات القادمة؟

─ نعم... لدينا خطط لبضع سنوات فقط. الشيء الرئيسي، بطبيعة الحال، هو التمويل. لكننا لا نقف مكتوفي الأيدي... هناك عدد من صناديق الاستثمار الكبيرة مهتمة بالفعل بمشروعنا، لأن تكنولوجيا شبكات الاستشعار هي واحدة من أكثر التقنيات الواعدة تجاريًا، والأداء العالمي، كما يمكن للمرء أن يقول.

- من أين تحصل على اللقطات؟ هناك نقص فيهم، بقدر ما أفهم.

─ من الصعب دائمًا العثور على موظفين هندسيين مؤهلين تأهيلاً عاليًا، فنحن ننظر إلى المناطق - لا تزال هناك رؤوس مشرقة ومواهب حقيقية. اليوم، تهتم العديد من معاهد البحوث بموضوع شبكات الاستشعار - وسنعمل معهم أيضًا.

─ القاعدة التكنولوجية - في معهد أبحاث الليزر هذا؟

─ نحن نتطلع إلى شراكة متبادلة المنفعة مع IPLIT RAS... المطور الذي يقود هذا الاتجاه في المعهد، رئيس قسم تكنولوجيا المعلومات إيغور فورونين، هو أيضًا المدير الفني لشركة LINTECH. وتبين أنها شراكة مثمرة للغاية. ومع المكتب الرئيسي للتنمية ننتقل إلى سكولكوفو.

─ يقولون أنه من الصعب جدًا الوصول إلى هناك. حتى الرشوة مطلوبة..

─ أنا شخصياً لا أعرف إمكانية الوصول إلى سكولكوفو مقابل المال. على مدى العامين الماضيين، شارك هو نفسه بنشاط في 3 مشاريع مبتكرة - جميعهم الآن مقيمون في المؤسسة. تعمل إحدى الشركات بنشاط على تطوير برنامج يتيح لك الحصول تلقائيًا على نماذج ثلاثية الأبعاد جاهزة من التصوير البانورامي أو الكروي. بالمناسبة، اقترحنا أيضًا استخدام حلول اللمس لتحسين هذا العمل بشكل ملحوظ. مشاريع أخرى تتعلق بتكنولوجيا تطبيق الطلاء والورنيش، على سبيل المثال... اتضح أن هذا موضوع واعد أيضًا. الإتجاهات مختلفة تماما..

رأيي هو أن سكولكوفو قد أنشأ نظامًا خبيرًا مناسبًا لإجراء تقييم شامل للأفكار والتطورات الفريدة. إذا تمكنت من نقل المبادئ الأساسية لفكرتك بوضوح وتناسب التطوير مع الإطار الحالي لمركز الابتكار - هذا كل شيء، فستحصل على حالة الإقامة والعمل.

─ تريد أن تقول أنه يمكن لأي شخص حقًا الوصول إلى سكولكوفو المطور الروسيتكنولوجيا واعدة تمتلك استراتيجية واضحة وفريق جاهز لتنفيذها؟

─ إذا كانت لديك فكرة تعتبرها رائعة وتفهم بوضوح جميع خطوات تطويرها وتنفيذها وتحقيق الربح - تعال لنتحدث... أنا أتولى مثل هذه المشاريع - أقوم بإضفاء الطابع الرسمي على الفكرة وفقًا للمعايير الدولية، وأعمل أخرج المشروع من وجهة نظر استثمارية وتجارية، ثم أقوم بالترويج له في مجمعات التكنولوجيا وحاضنات الأعمال وصناديق الاستثمار. وقد لا يكون هذا سكولكوفو فقط. هناك الكثير من مهام التفاعل اليوم. حتى داخل نفس المجموعة، في بعض الأحيان لا يعرف بعض المطورين ما يفعله الآخرون... ويحدث أنهم شركاء مثاليون يفقدون إمكانات تآزرية هائلة.

─ ما نوع فضائح الفساد التي كانت موجودة في سكولكوفو؟ كانت هناك شائعة أنهم يريدون دفن المشروع بأكمله...؟

─ هذا لم يؤثر على أنشطة الشركات المبتكرة. وبينما نعمل، نواصل العمل. لدينا ما يكفي من الانطباعات الخاصة بنا. وسكولكوفو، على الرغم من كل الشماتة الحسودة من منتقديها، تلقت اليوم ريحًا ثانية وتواصل القيام بعملها المضني لتنمية صناعة الابتكار المحلية...

سيفتح الجيل الجديد من أجهزة الغبار الذكي ("الغبار الذكي") إمكانية جمع البيانات اللاسلكية في الوقت الفعلي، مما سيؤدي إلى تغيير الأفكار حول الأنظمة الهندسية والرعاية الصحية والتفاعل مع البيئة. كيف ظهرت هذه الأجهزة وما الذي يعيق تطورها حاليًا - في مادة الصحفي ليونيد تشيرنياك المعدة خصيصًا لـ TAdviser.

في أوائل التسعينيات من القرن العشرين، ومن خلال الجهود المشتركة لوكالة الدفاع الأمريكية DARPA ومؤسسة Rand، تم إنشاء أول ذرة أجهزة معلومات مستقلة (ذرة، جسيم) بحجم علبة الثقاب. وهي تتألف من أجهزة استشعار تقيس مؤشرات بيئية معينة وجهاز كمبيوتر وجهاز إرسال وجهاز طاقة (من الشبكة أو البطاريات أو الخلايا الشمسية).

كانت هذه القنابل مخصصة حصريًا للأغراض العسكرية والاستخباراتية، ولكن بعد 5-7 سنوات، ونتيجة لـ "الثورة الحسية" التي بدأت في ذلك الوقت، ظهرت أجهزة مماثلة للاستخدام المدني. وفي الوقت نفسه، وُلد الاسم الحديث للتكنولوجيا، Smartdust (الغبار الذكي)، ولا يزال مكونها الفردي يسمى Mote. تم تصميم Mote، الذي أفلت من سيطرة الخدمات الخاصة، لمجموعة متنوعة من الأغراض، على سبيل المثال، لمراقبة الهياكل الهندسية المعقدة، والجسور في المقام الأول، المتدهورة أثناء التشغيل تحت تأثير العوامل الخارجية (هطول الأمطار والرياح ودرجة الحرارة والاهتزاز والملح مما يسبب التآكل). وربما بسبب عدم وجود مثل هذه السيطرة، انهار الجسر في جنوة في أغسطس 2018. تحتاج الأنهار الجليدية والغابات والبراكين والمحيطات وكل شيء آخر إلى مراقبة مستمرة.

تبدو النسخ التجريبية للقذى من أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين مثل الجهاز الموضح في الشكل أدناه. تم صنعه في جامعة بيركلي، المركز الأكاديمي للحركة الجديدة. كان قائد الاتجاه هو البروفيسور كيرس بيستر، المعروف بعمله في مجال الأجهزة الكهروميكانيكية الدقيقة ومؤسس شركة Dust Networks. أدى حماس المبدعين والمزاج الراديكالي اليساري التقليدي في بيركلي إلى ظهور الشعار: "مستشعرات العالم كله - اتحدوا!" أصبح المحللون مهتمين بالابتكار، ومن دون تردد، وضعت شركة Gartner شركة Smartdust في نقطة البداية في منحنى الضجيج الخاص بها في عام 2003 مع احتمالية تنفيذها خلال 10 سنوات

وكان هناك شيء للتفكير فيه. فكرة الغبار الذكي واضحة بقدر ما هي صعبة التنفيذ. وليس من قبيل المصادفة أن المرة التالية التي ظهرت فيها تقنية Smartdust على منحنى Gartner كانت في عام 2013 فقط. ولكن منذ عام 2015، يتم وضعها كل عام عند نقطة البداية مع منظور أكثر من عشر سنوات لتحقيق النضج التكنولوجي. ظل السبب الرئيسي للتراجع المتكرر إلى الوضع السابق هو عدم كفاية الاستعداد لتقنيات الشبكات والاتصالات.

حتى وقت قريب، ظلت "شبكات الغبار" المحددة للغاية أصلية تمامًا. لقد تم إنشاؤها بمعزل عن الأنواع الأخرى من الشبكات، ولكن ليس بسبب الرغبة في الأصالة. وكان هذا إجراءً ضروريًا، حيث لم يكن هناك شيء في السوق يلبي متطلباتهم.

نقطة البداية لنهج الشبكة القذرة هي حقيقة أن قوة الإرسال لكل جهاز على حدة، بحكم التعريف، لا تذكر. ونتيجة لذلك، اخترنا إنشاء الشبكة التكنولوجيا اللاسلكيةالقفزات المتعددة، والتي تعتمد على مبدأ السلسلة، أي أن كل عقدة تعمل بمثابة مرحل للعقد الأخرى. تضمن طوبولوجيا الشبكة الكاملة الموثوقية والتسامح مع الأخطاء. داخل الشبكة، يتم نقل البيانات باستخدام TSMP (بروتوكول الشبكة المتزامنة مع الوقت) الخاص بها، والذي تم تطويره بواسطة Dust Networks، ثم يتم توصيل الشبكة بالإنترنت من خلال بوابة. بالنسبة لشركة تضم خمسين موظفًا، يعد هذا إنجازًا.

وعلى مدى عقد ونصف، تقلص حجم القذة إلى بضعة مليمترات مكعبة فقط، وانخفضت التكلفة إلى 10 دولارات أو أقل. لكن هذا لا يكفي بعد للتوزيع الشامل للغبار الذكي، حيث لا تزال مسألة الاتصال قائمة. قد يتغير الوضع جذريًا مع ظهور التكنولوجيا الاتصالات المتنقلةالجيل الخامس بلوتوث 5.0 و . وفي هذه الحالة، ليست هناك حاجة لشبكة فندقية، ويمكن توصيل كل وحدة مباشرة بالإنترنت.

سيفتح الجيل الجديد من الغبار الذكي إمكانية جمع البيانات اللاسلكية في الوقت الفعلي، مما سيؤدي إلى تغيير أفكارنا حول الأنظمة الهندسية والرعاية الصحية والتفاعل مع البيئة. المليارات، إن لم يكن تريليونات، من الأجهزة القادرة على نقل البيانات والتفاعل مع ردود الفعل سوف تكون قادرة على نقل مجموعة واسعة من المؤشرات الفيزيائية والكيميائية المتاحة للبيئة عند الطلب. يمكن تشغيل الأجهزة بالبطاريات واستخراج الطاقة من البيئة (الاهتزازات والضوء). يمكن أن تكون موجودة في أي من الأماكن التي يصعب الوصول إليها. هناك من الأسباب ما يجعلنا نعتقد أن الغبار الذكي، باعتباره ظاهرة شاملة، سوف يستوعب في نهاية المطاف إنترنت الأشياء، رمز الثورة الصناعية الرابعة.

وقياسًا على شبكة الويب العالمية (WWW)، يمكننا القول أنه باستخدام الغبار الذكي، يتحول العالم إلى شبكة ويب عالمية حقيقية واحدة. لا يزال من الصعب تخيل حياة تكون فيها المعلومات بلا حدود، حيث سنتعلم كل شيء بدءًا من رسالة تافهة حول ضرورة استبدال فرشاة الأسنان وحتى تلقي معلومات موثوقة حول جميع الأشياء الهندسية والطبيعية الأخرى.

ومع ذلك، فإن عالم الانفتاح المعلوماتي الكامل مهدد بتأثير الأخ الأكبر الذي وصفه جيمس أورويل في رواية “1984”. عادة ما يتم تذكر هذا الخطر عند الحديث عنه في الشبكات الاجتماعية، وفي العديد من الحالات الأخرى للأشخاص الذين يتعاملون مع أشكال مختلفة من تتبعهم. لذلك، ستكون إحدى المهام الرئيسية لتقنيات Smartdust المستقبلية هي الحفاظ على المساحة الخاصة (الخصوصية).

بعد عام 2013، ظهرت موجة متواضعة من الشركات الناشئة، مما مهد المجال للمشاركة في Smartdust. ولم يرتقي معظمها إلى مستوى نظام Dust Networks، بل اتخذوا مسارًا مختلفًا ووضعوا لأنفسهم أهدافًا محدودة لتبرير الاستثمار فيها. على سبيل المثال، تقدم شركات Koto Air (سلوفينيا)، وQwikSense (هولندا)، وWynd Technologies، وBirdi (كلاهما) أنظمة لمراقبة حالة الغلاف الجوي في المنازل والمؤسسات التعليمية والمستشفيات. American CivicSmart – إدارة مواقف السيارات.

ومن الواضح أن هذه الشركات تستعد للمستقبل، وتحل مشاكل محددة، وتقوم سراً بتطوير أجهزة استشعار مصممة للاتصال عبر قنوات اتصال الجيل الخامس. ولكن هناك أيضًا شركات ذات أهداف أكثر جدية، من بينها شركة Cubeworks (الولايات المتحدة الأمريكية)، التي تنتج أجهزة استشعار صغيرة الحجم ومنصة Cubisens لجمع المعلومات وتخزين البيانات.

يتكون مستشعر CubeWorks من أربعة مكونات موجودة في شريحة واحدة:

• معالج ARM Cortex M0 وذاكرة 4 كيلو بايت
• شاحن
• جهاز لاسلكي
• المستشعر

استهلاك الطاقة في وضع الاستعداد هو 8 نانوواط. ويزداد أثناء الإرسال، ولكن شاحن، حيث يوفر 10 نيوتن واط لكل 1 ملليمتر مربع في ظروف إضاءة الغرفة، بالإضافة إلى البطارية، مما يوفر فترة تشغيل غير محدودة.

يهتم كبار البائعين أيضًا بالغبار الذكي، وفي المقام الأول شركة IBM. لقد طورت الشركة تقليديًا موضوع الحوسبة المنتشرة، وهو قريب منطقيًا من الغبار الذكي. ومع ذلك، فمن المحتمل الآن أنها تتجه نحو الغبار الذكي.

العملاق الأزرق لا يفعل كل شيء بسرعة. تقول الحكمة الشعبية أن شركة IBM تبدأ في تطوير شريحة من السوق فقط إذا كانت أكثر من مليار دولار. يبدو أن الشركة لا تزال تنتظر، ولكن من الواضح أنها في البداية.

النقطة الأساسية في Smartdust هي المعالج الرخيص والقوي. يمكن تصنيعه بكميات كبيرة، لذلك استعدادًا للمستقبل، أعلنت الشركة عن أصغر جهاز كمبيوتر في العالم في مؤتمر Think 2018. حجمها 1 مربع. مم. على الرغم من حجمه المصغر، إلا أنه يمكن مقارنته من حيث الطاقة بمعالج Intel 8086. وفي هذا المليمتر المربع، بالإضافة إلى المعالج والذاكرة، توجد خلية ضوئية تعمل على تشغيل الجهاز وزوج مدمج من الثنائي الضوئي/الكاشف الضوئي الذي يوفر الاتصال البصري مع العالم الخارجي. تكلفة الجهاز في الإنتاج الضخم أقل من 10 سنتات.

ما هو الغبار الذكي؟ فيديو.

يمكن لخلفاء هذا الكمبيوتر، الذين يدعمون الاتصال عبر قناة الراديو، أن يصبحوا الأساس لأجهزة Smartdust المستقبلية. وحتى ذلك الحين، يمكن لجهاز كمبيوتر مستقل مزود باتصالات بصرية أن يكون بمثابة علامة للتصديق على أصالة المنتج. من المستحيل تزييف ذلك، وقراءة البيانات باستخدام الهاتف الذكي لا تكلف شيئًا. سيكون الإنتاج الضخم لهذا النوع من العلامات هو الأساس للغبار الذكي في المستقبل المنظور.

تم تقديم مفهوم الغبار الذكي بواسطة كريستوفر بيستر من جامعة كاليفورنيا، بيركلي في عام 2001.

ويشير مصطلح "الغبار الذكي"، وهو مصطلح غير مألوف تمامًا في مجال التكنولوجيا المتقدمة، إلى أجهزة استشعار مصغرة تتمتع بقدرات حاسوبية و اتصالات لاسلكيةبالإضافة إلى ذاكرة لتخزين البيانات والعناصر الحساسة لقياس المعلمات البيئية.
يعد Smart Dust مثاليًا لتنظيم الشبكات اللاسلكية التي تتواصل فيها العقد مع بعضها البعض حسب الحاجة. تتمتع هذه الشبكة بقدرات حوسبة موزعة، ويزداد النطاق الترددي للشبكة مع حجمها. بالإضافة إلى أجهزة الاستشعار نفسها، تشتمل شبكات الاستشعار أيضًا على عدد من "البوابات". هناك حاجة إلى هذه الأخيرة من أجل جمع ومعالجة وإعادة توجيه المعلومات من أجهزة الاستشعار المحيطة بها. في المرحلة الأولى من تطوير مفهوم "الغبار الذكي"، سعى مبتكرو أجهزة الاستشعار جاهدين إلى تقليل حجمها. ومع ذلك، فقد أظهرت تجربة تنفيذها أن التصغير ليس موضع ترحيب دائمًا في الصناعة. ولذلك فإن العينات الأولى من "الغبار الذكي" التي ابتكرتها شركة إنتل هي لوحات بقياس 3 × 3 سم.
هناك تطبيق آخر لأجهزة الاستشعار الجديدة التي تم تنفيذها بالفعل وهو مراقبة أنظمة إمدادات المياه. يتم تركيب أجهزة الاستشعار على أنابيب المياه وأنبوب إشارة الارتعاش والرطوبة البيئية إلى بوابة خاصة تقع في مكان ما على عمود إنارة أو على منزل ضمن نطاق الاتصالات اللاسلكية لأجهزة الاستشعار. يتم تشغيل أجهزة الاستشعار بواسطة البطاريات، ويتم تشغيل البوابات بواسطة الشبكة. وفي بوسطن، يتم بالفعل تشغيل مثل هذه الشبكة بنجاح.

يجري حالياً إنشاء الجيل الثاني من أجهزة استشعار "الغبار الذكي". وهي تعتمد على معالج XScale 32 بت، ويتم استخدام معالج خاص لضغط المعلومات، وكذلك لضمان الأمان. أبعاد المستشعرات الجديدة أصغر مرتين تقريبًا من أبعاد الجيل السابق. تحتوي المستشعرات الجديدة على ذاكرة وصول عشوائي (RAM) وذاكرة فلاش كبيرة ويمكن أن تعمل بناءً عليها نظام التشغيللينكس. بالإضافة إلى ذلك، لديهم قدرات إدخال معلومات عالية السرعة، على سبيل المثال، من كاميرات الفيديو.

مجال منفصل للبحث هو مسألة إمدادات الطاقة. وهناك على سبيل المثال مشاريع لتزويد أجهزة الاستشعار بالطاقة من الألواح الشمسية قياس 10x10 سم، ويجري استكشاف إمكانية تحويل اهتزازات الآليات إلى كهرباء. وبمساعدة أجهزة الاستشعار من الجيل الجديد، يخططون لتنفيذ فكرتهم المتمثلة في "الحوسبة الاستباقية أو الاستباقية".
حتى الآن، لا تقوم أجهزة الكمبيوتر إلا بما يطلبه منها البشر. ولكن في المستقبل، سوف تتوقع أجهزة الكمبيوتر الخاصة بنا احتياجاتنا بنفسها وتتصرف بشكل مستقل لصالحنا. سيقوم الكمبيوتر بتحليل الوضع الحالي وإجراء حسابات استباقية ويقدم لنا خيارات معينة محتملة مزيد من الإجراءات، وفي بعض الحالات سوف يتصرف من تلقاء نفسه، مما يحررنا من الحاجة إلى تنفيذ الإجراءات الروتينية.

ستكون شبكات الاستشعار، التي تتألف من العديد من الأجهزة المستقلة المصغرة ذات قدرات الاتصال اللاسلكي، قادرة على التنظيم الذاتي في الشبكة والتفاعل مع بعضها البعض ومع "المركز"، مع التمتع بهامش موثوقية مثير للإعجاب.

الغبار الذكي للحرب

تم استعارة مفهوم "الغبار الذكي" من قصة ستانيسلاف ليم "الذي لا يقهر" وكان حتى وقت قريب يعتبر شيئًا من المستقبل البعيد. وهو يعتمد على فكرة الروبوت الصغير، وهو عبارة عن آلية يُقاس حجمها بالملليمتر، أو حتى بالميكرون. روبوت صغير واحد، مثل النملة الواحدة، غير قادر عمليا على القيام بأي شيء. ومع ذلك، فإن الكثير منهم، الذين تم جمعهم في مكان واحد، يصبحون مثل عائلة من مليارات النمل الاستوائي، وتدمير كل الكائنات الحية في طريقهم.

واحد من الطرق الممكنةتطبيقه، الذي ابتكره الجيش الأمريكي، هو هزيمة دبابات العدو: سحابة من الروبوتات الصغيرة التي تحمل شحنة تغلف مركبة مدرعة وتنفجر. أو التدمير الجسدي لقوات العدو باستخدام المتفجرات الدقيقة. بعد إسقاطها من طائرة (بدون طيار بالطبع)، تبحث السحابة تلقائياً عن الأهداف، وتنقسم إلى مجموعات بالحجم اللازم لتدميرها، وتلتف حولها، وتتوغل في أماكن غير محمية، ويتم تفجيرها في وقت واحد. يؤدي الانفجار الحجمي الناتج إلى حرق أنظمة التحكم في المعدات وتدمير الملاجئ الأكثر حماية من القنابل بأقصى قدر من الكفاءة التي لا يمكن الوصول إليها بواسطة الأسلحة التقليدية.

وتتطلب التطبيقات الأكثر سلمية، مثل الاستطلاع والتجسس، خوارزميات برمجية أكثر تعقيدًا وقدرة على استخدام معدات مراقبة واتصالات متطورة. لذلك، وفقا للخبراء، سيصبح ذلك ممكنا بمساعدة الغبار الذكي في موعد لا يتجاوز 2014-2017. سيكون سيناريو العمل هنا على النحو التالي. تتحرك السحابة المنتشرة بالقرب من جسم مهم نحوه بشكل غير محسوس، وفي نفس الوقت تختار الأماكن المثالية لوضع السحب الفرعية المتخصصة. تسعى سحابة المراقبة بالفيديو، والتي تمثل كل ذرة غبار منها بكسلًا منفصلاً من المصفوفة مع واجهة اتصال مع جيرانها، إلى اتخاذ موقع أفضل للحصول على نظرة عامة أكبر على المساحة. تتحكم الحشرات (أو ربما "البراغيش") في الأصوات. الجزء الأصعب، وهو نقل المعلومات إلى مقرات الاستخبارات، من غير المرجح أن يكون ممكنا في المستقبل القريب دون إرسال عميل مع جهاز يقرأها، كما هو الحال في أنظمة RFID الحديثة.

ماذا عن روسيا؟

في أبريل 2007، قدم رئيس مركز النانو التابع لمعهد موسكو للطاقة، أندريه ألكسينكو، تقريرًا عن التطوير المستمر للأسلحة النانوية في روسيا. ووفقا له، فإن الميزة الأساسية لهذا السلاح هي أنه “لا توجد حماية أخرى ضده سوى الحماية النانوية”. ولم يوضح جوهر عمل العلماء الروس عليه، مشيرًا إلى سرية التطورات.
ولضمان الأمن القومي، تحتاج روسيا إلى تطوير تكنولوجيات النانو ذات الاستخدام المزدوج. وفي رأيه أن مثل هذه التطورات ستساعد في حماية الحدود، فضلاً عن الحماية من الكوارث التي من صنع الإنسان. وأخيرًا، فإن ما يسمى بـ "الغبار الذكي" هو مسح كامل للمنطقة، ولكن هذا ممكن فقط مع تطور الإلكترونيات الدقيقة والنانوية الحديثة.

وفي المقابل، أصدر بوتين، بينما كان لا يزال رئيسًا، في عام 2007 تعليماته للنائب الأول لرئيس الوزراء سيرجي إيفانوف بمراقبة الإنفاق الصحيح للأموال العامة المخصصة لتطوير صناعة النانو. وقال الرئيس خلال اجتماع في المركز العلمي لمعهد كورشاتوف: "هذا مجال نشاط لن تدخر فيه الدولة أي نفقات".

ثم أكد بوتين أن الدولة "توفر الكثير من الأموال" لهذه الأغراض، و"يجب استثمارها حتى يتم استخدامها بفعالية وتحقيق عائد". وأشار بوتين إلى أنه "من المهم جدًا أيضًا معرفة الأهداف"، ثم قام بإدراجها بنفسه: "ستكون تكنولوجيا النانو بالتأكيد صناعة رئيسية لإنشاء أسلحة هجومية ودفاعية فائقة الحداثة وفعالة للغاية، فضلاً عن الأسلحة الهجومية والدفاعية". مجال الاتصالات."

وفي بريطانيا، تم دمج 50 جهازًا في سرب.

وقد عرض علماء بريطانيون مؤخرا تطوراتهم في هذا المجال. تركز اهتمامهم العلمي على دراسة الكواكب الأخرى: يمكن للأجهزة "الذكية" بحجم حبة الرمل، والتي ستطير في مهب الريح، أن تساعد، على وجه الخصوص، في دراسة المريخ.
ستكون هذه الأجهزة عبارة عن شريحة كمبيوتر دقيقة مغطاة بقشرة بلاستيكية، والتي ستكون قادرة على تغيير شكلها عند تطبيق دفعة كهربائية وبالتالي التحرك في الاتجاه الذي يحدده المشغل. يمكن وضع "غبار" الإلكترون في مقدمة المسبار الفضائي وإطلاقه في الغلاف الجوي للكواكب الأخرى، حيث تحمله الرياح.

وعرض خبراء من جامعة غلاسكو في اسكتلندا نتائج التطورات في هذا المجال أمام زملائهم في اجتماع للرابطة الوطنية لعلماء الفلك. يقول الدكتور جون باركر، الأستاذ في مركز أبحاث الإلكترونيات النانوية في جلاسكو، إنه بمساعدة الشبكات اللاسلكية، يمكن تشكيل مثل هذه الأجهزة الدقيقة التي يبلغ نصف قطرها ملليمترًا على شكل أسراب إذا لزم الأمر. ووفقا لباركر، توجد اليوم رقائق وأجهزة ذات حجم مناسب.

في حالة استخدام معين الشحنة الكهربائيةإذا قمت "بتجعيد" غلاف البوليمر لمثل هذا الجهاز، فسوف ترتفع ذرة الغبار إلى أعلى، وإذا قمت بتسويتها، فسوف تنخفض. وستسمح الشبكات اللاسلكية بجمع الأجهزة الدقيقة معًا في "قطعان"، كما أنشأها الدكتور باركر وزملاؤه نموذج رياضيهذه العملية.

وأوضح العالم الاسكتلندي: "لقد رأينا أن معظم الجسيمات يمكنها فقط "التحدث" مع أقرب جيرانها، ولكن عندما يكون هناك الكثير منها، يمكنها التواصل عبر مسافات أكبر بكثير". "خلال عملية المحاكاة، حققنا دمج 50 جهازًا في سرب واحد - وتمكنا من القيام بذلك على الرغم من الرياح القوية."

لقد أثبت العلماء بالفعل قدرات "الغبار الذكي"، الذي تتلاءم فيه - بحجم عدة سنتيمترات مكعبة - أجهزة الاستشعار ومصادر الطاقة وأجهزة الاتصال الرقمية وخلايا الشبكة. ولكن إذا تم استخدامها لاستكشاف كواكب أخرى، فسوف تحتاج إلى أجهزة استشعار، وأجهزة الاستشعار الكيميائية الحالية كبيرة جدًا بحيث لا يمكن وضعها في "حبة رمل" إلكترونية طائرة. ومع ذلك، يأمل الباحثون أن تظهر أجهزة استشعار أصغر بكثير في العقود المقبلة.

في أبريل 2007، استكشف جون باركر إمكانية استكشاف سطح المريخ باستخدام مجموعة متنوعة من أجهزة الاستشعار اللاسلكية المصغرة، "الغبار الذكي"، التي يمكن أن تتحرك عبر السطح من نقطة إلى أخرى، فتغير شكله. قام الدكتور باركر بتطوير نموذج حاسوبي نظر من خلاله إلى حركة 30 ألف جهاز استشعار مصغر على سطح المريخ. يستطيع كل جهاز في النموذج تحديد موقعه وتغيير شكله أيضًا، وتغيير السطح الأملس إلى سطح غير مستو والعكس صحيح. يمكن بسهولة التقاط أجهزة الاستشعار ذات الشكل الأملس وحملها بواسطة رياح المريخ، وعندما تكتسب شكلاً غير متساوٍ، فإنها تقع مرة أخرى على سطح المريخ بسبب زيادة مقاومة البيئة. وبالتالي، من خلال تغيير شكل الأجهزة، يمكن التحكم في حركتها. أظهرت نتائج الحساب أن حوالي 70٪ من أجهزة الاستشعار ستكون قادرة على تغطية مسار معين يبلغ طوله 20 كم بنجاح.

وفي الوقت نفسه، فإن الأبحاث بين الكواكب ليست المجال الوحيد لتطبيق الغبار الذكي. ويمكن أن يشمل البعض الآخر استخدام الأجهزة الدقيقة لجمع المعلومات في ساحة المعركة أو دمجها في الأسمنت لمراقبة "صحة" الجسور والمباني وغيرها من الهياكل من الداخل.

الحل الروسي.

ومع ذلك، يمكن للروبوتات أيضًا القيام بمهام سلمية، على سبيل المثال، استكشاف الفضاء القريب من الأرض بمساعدة قطعان من الأقمار الصناعية الصغيرة. وهذا يثير مشكلة صعبة: كيفية التحكم في آليات متعددة في وقت واحد. دعونا نتخيل أن عشرات الآلاف من الروبوتات تحتاج إلى التحكم من مركز واحد. يجب أن يكون هناك حاسوب عملاق قوي، قادر على تتبع موقع كل روبوت وإعطائه التعليمات. يتطلب هذا قدرا كبيرا من الوقت، بالإضافة إلى ذلك، فهو غير آمن للغاية: قد يفشل مركز التحكم. من الأسهل بكثير تمكين كل روبوت من القبول قرارات مستقلةوتنسيق أعمالهم مع أعمال جيرانهم.

خوارزمية العمل، التي اخترعها باحثون روس من معهد تاغونروغ لهندسة الراديو في عام 2003، هي كما يلي. أولاً، تشكل الروبوتات سحابة واحدة. قيل له إحداثيات الأهداف. يقوم كل روبوت، بعد معرفة إحداثياته ​​وإحداثيات الأهداف، باختيار أقرب هدف ويقرر ما إذا كان سيتحرك نحوه أم لا. وللقيام بذلك، اكتشف عدد الروبوتات التي توجهت بالفعل نحو هذا الهدف. إذا كان عددهم كافيا، يبدأ في البحث عن هدف آخر أو يبقى في الاحتياطي. إذا لم يكن الأمر كذلك، فإنه يقرر الهجوم، ويخطر الجيران بذلك. لذلك تنقسم السحابة بسرعة كبيرة إلى أجزاء ومجموعات تتحرك نحو أهدافها.

يجب تجديد عملية التجميع بشكل دوري. يعد ذلك ضروريًا لمراعاة التغييرات في بيئة التشغيل. على سبيل المثال، إذا خرج روبوت من اللعبة، فيجب أن تعرف السحابة عنه وتستبدله سريعًا بآخر احتياطي. بنفس الطريقة، عليك أن تأخذ في الاعتبار التغييرات في إحداثيات الهدف - فقد يتحرك بعيدًا جدًا عن بعض الروبوتات في المجموعة. وهذا يعني أنه سيتعين إحضار قوات إضافية إليه.

وقد أظهرت عمليات المحاكاة الحاسوبية أن النهج المقترح فعال للغاية، وأن خوارزمية اتخاذ القرار للروبوتات الدقيقة بسيطة للغاية بحيث يمكن تنفيذها بسهولة في العقول الإلكترونية الصغيرة لهذه المخلوقات المصغرة. بالإضافة إلى ذلك، يتبين أن الإجراء بأكمله مرن للغاية، وقادر على أن يأخذ في الاعتبار بسرعة فقدان الروبوتات الصغيرة والتغيرات في سلوك الأهداف.

وتقوم الولايات المتحدة بالفعل باختبار "الغبار الذكي".

ويجري أيضًا تطوير ما يسمى بـ "الغبار الذكي" في الولايات المتحدة. في عام 2002، قال هانز مولدر، مدير أبحاث إنتل في جامعة كاليفورنيا، بيركلي، إنها "أجهزة استشعار مجهرية ذاتية التشغيل تتمتع بقدرات اتصال لاسلكية". ووفقا له، فإن الأجهزة موجودة بالفعل، وعلاوة على ذلك، يتم اختبارها.

وفي المستقبل، سيتم ربط الآلاف من أجهزة الاستشعار اللاسلكية منخفضة التكلفة هذه، الموضوعة في مجموعة واسعة من المواقع، بشبكة ذاتية ويتم تشغيلها بواسطة مصادر طاقة مدمجة في غضون بضع سنوات. وفي غضون ذلك، يمكن أن تتكون شبكات الاستشعار من بضع مئات فقط من "ذرات الغبار"، حيث تظل هذه الأجهزة باهظة الثمن، ولا يستغرق تشغيلها سوى بضعة أيام. ووفقا لمولدر، فإن العائق الرئيسي أمام انتشار شبكات الاستشعار هو ارتفاع تكلفة إمدادات الطاقة، والتي تبلغ تكلفتها حوالي 150 دولارا.

ويخطط الجيش الأمريكي لإنفاق مليارات الدولارات لتنفيذ الغبار الذكي. إنهم يعتقدون أن الأمر يستحق العناء - "الغبار الذكي" الذي يتكون من الروبوتات النانوية التي يتم إسقاطها على أراضي العدو يمكن أن يتسبب في أضرار جسيمة للعدو. سوف تقوم الروبوتات بإعادة إنتاج نوعها الخاص من المواد الخردة والتجسس، ونقل المعلومات إلى الكمبيوتر الرئيسي، وبناءً على أمر من المركز، ستبدأ في الهجوم: سوف تخترق أجساد جنود العدو (تقتلهم أو ببساطة تشل حركتهم)، وتتوقف أي محرك، أو إعادة توجيه أي إشارة، أو ببساطة تنفجر، مما يؤدي إلى تدمير المعدات والقوى العاملة على مساحة شاسعة. وقال مولدر إن العلماء الأمريكيين طوروا عدة شبكات استشعار تعتمد على مبدأ “الغبار الذكي”. ويجري اختبار إحدى الشبكات في القتال في أفغانستان، حيث نشر الجيش الأمريكي عدة آلاف من أجهزة الاستشعار لتتبع تحركات المعدات العسكرية. ويتم استخدام شبكة أخرى في جزيرة وايلد داك في ولاية ماين، حيث يستخدمها العلماء لدراسة هجرة طيور النوء، وأخرى هي جزء من نظام محاكاة الزلازل في بيركلي.

"Smart Dust" معروض للبيع بالفعل

شركة Dust Networks، والتي يعد مديرها التنفيذي كريس بيستر، أحد رواد مفهوم الغبار الذكي، الشبكات الموزعةالأجهزة الصغيرة جدًا التي تدعم تبادل البيانات لاسلكيًا - طرحت أول منتج لها في السوق. أول مجموعة ذكية لاختبار الغبار، تسمى SmartMesh، تتكون من 12 جهازًا صغيرًا يسمى "motes". ويبلغ سعر المجموعة بأكملها، بما في ذلك الأجهزة والبرامج نفسها، 4.950 ألف دولار.

الأجهزة مرتبطة خطوط لاسلكيةعمليات الإرسال ويمكنها نقل البيانات من أجهزة الاستشعار التي تراقب درجة الحرارة وسرعة الرياح والرطوبة أو غيرها من المعالم. وهي في الأساس أجهزة توجيه لاسلكية تعمل بالبطارية. بمساعدتهم، يمكنك إنشاء، على سبيل المثال، أنظمة التحكم عمليات الانتاجأو أنظمة الأمن. معدل تبادل البيانات لـ "ذرات الغبار" منخفض نسبيًا، مما يسمح باستهلاك منخفض للطاقة والطاقة من مصادر مستقلة. وهذا بدوره يمكن أن يقلل بشكل كبير من تكلفة أنظمة التشغيل القائمة عليها، حيث ليست هناك حاجة لتوصيل شبكات إمداد الطاقة، كما يوفر مرونة غير مسبوقة للنظام.
SmartMesh عبارة عن "طبقة" تسمح لك بتنظيم تبادل البيانات بين "طبقتين" أخريين - أجهزة الاستشعار من ناحية، و نظام معلوماتالتي يعملون ضمنها من جهة أخرى. تمثل كل "ذرة غبار" عقدة شبكة لاسلكيةتبادل البيانات مع استهلاك طاقة منخفض للغاية. يتم نقل البيانات من عقدة إلى عقدة، على غرار كيفية نقل الحزم على الإنترنت - باستثناء أن نظام الغبار الذكي يستخدم بروتوكول نقل بيانات مختلف بدلاً من TCP/IP، الذي أصبح معيار الصناعة الفعلي. والفرق الآخر هو أن التكنولوجيا تم تطويرها لإبقاء الأجهزة مغلقة في معظم الأوقات. يقول كريس بيستر: «إذا أبقيت الراديو قيد التشغيل طوال الوقت، فإن البطاريات لن تدوم إلا لأسابيع قليلة». أتاحت التكنولوجيا الجديدة تحقيق نتيجة مذهلة - حيث يمكن أن تستمر "ذرة غبار" واحدة على بطاريات AA لمدة ثلاث سنوات دون استبدالها. برمجةيتيح لهم Business 2.0، المتوفر مع المحركات، تنظيم الشبكة بأنفسهم وضمان استهلاك منخفض للطاقة.

وفقًا لمؤلفي التطوير، مع انتشار مفهوم "الغبار الذكي"، ستبدأ الشركات المصنعة بتجهيز كل التفاصيل والأجهزة وكل غرفة بأجهزة استشعار، مما سيفتح إمكانية مراقبة وإدارة مجموعة واسعة من الأجهزة. العمليات التكنولوجيةأو، على سبيل المثال، استهلاك الطاقة في الوقت الحقيقي. وهذا سيسمح، على وجه الخصوص، بزيادة كفاءة الإنتاج، وإنشاء أنظمة أمنية أكثر موثوقية (تجهيز المحيط المحمي بالكامل بأجهزة استشعار الاهتزاز) وتحسين إنتاجية الحقل (عن طريق وضع أجهزة استشعار الرطوبة والحموضة في تربة كل مصنع).
إن إحياء فكرة "الغبار الذكي" يتطلب استثمارات كبيرة. حصلت شركة Dust Networks على ما يزيد عن 7 ملايين دولار أمريكي لتطويرها من شركات مثل Foundation Capital وInstitutional Venture Partners. إحداها كانت In-Q-Tel، وهي شركة رأس مال استثماري تمولها وكالة المخابرات المركزية. لم تقدم شركة Dust Networks بعد بيانات حول مقدار تكلفة شبكات "الغبار الذكية" الصناعية الكبيرة التي ستكلفها العملاء.

المستقبل القريب.

بشكل عام، هناك عدد كبير جدًا من السيناريوهات التي يمكن من خلالها استخدام شبكات الاستشعار بشكل عقلاني: بدءًا من مراقبة حالة الكرم (الرطوبة ودرجة الحرارة والنضج ووجود الحشرات الضارة) إلى نظام أمان كامل يمكنه التحكم في كل شيء حرفيًا: بدءًا من تواجد المخالفين في المناطق الخاضعة للرقابة وحتى مراقبة الجو بحثًا عن الإشعاعات والمواد السامة. من الناحية المثالية، في المستقبل، سيتم تجهيز كل شيء بأجهزة استشعار - من مباني المدينة والسيارات إلى جسم الإنسان.

اكتشف الفيزيائيون الأمريكيون أن الأنبوب النانوي يتردد مع مجال راديوي. وبناء على ذلك، قاموا ببناء جهاز استقبال يمكنه استقبال الإشارات من الخارج بتردد حوالي 300-400 ميغاهيرتز، أي أنه يمكن ضبط نطاق الراديو للأنبوب. يعمل الأنبوب كهوائي وجهاز استقبال. التحدي التالي الذي يواجه شبكات الاستشعار في المستقبل هو تنفيذها على المستوى الصغير والنانوي. في جسم الإنسان، في مبنى، في هيكل، وما إلى ذلك. وفي غضون عشر سنوات، سوف تدخل تكنولوجيا النانو مع الناقلات النانوية حياتنا اليومية.

← مشاركة أقدم

"قصبة التفكير" هي عبارة شهيرة تصف الإمكانات العقلية الإجمالية للإنسانية، صاغها الفيلسوف وعالم الطبيعة والكاتب الفرنسي الشهير بليز باسكال. واليوم، يبدو أن الباحثين الأمريكيين قد توصلوا إلى تعريف جديد مشابه للذكاء الاصطناعي الجماعي - "الغبار الذكي"!

لاحظ أن مفهوم "الغبار الذكي" ذاته هو com.smartdustتم تقديمه للاستخدام العلمي من قبل العالم الأمريكي كريستوفر بيستر من جامعة كاليفورنيا في عام 2001. ومع ذلك، حتى قبل ذلك، أي في عام 1992، تم إنشاء مكتب تكنولوجيا الأنظمة الدقيقة (MTO) في الولايات المتحدة تحت رعاية DARPA، وكان الغرض منه إنشاء أجهزة إلكترونية دقيقة وفوتونية مدمجة، مثل المعالجات الدقيقة، وكذلك أنواع مختلفة من الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة تم تنفيذ العمل بنشاط كبير، ونتيجة لذلك تم إنشاء نموذج لروبوت MARV (مركبة روبوتية مصغرة مستقلة) في مختبر سانديا الوطني في نفس التسعينيات، بحجم حوالي بوصة مكعبة واحدة فقط.

علاوة على ذلك، كما يقولون - أكثر وبالفعل في عام 2000 تم تخفيض حجمها أربع مرات! علاوة على ذلك، وعلى الرغم من حجمه، فإن "الجهاز" يحتوي على معالج بذاكرة 8 كيلو بايت، ومستشعر لدرجة الحرارة، وميكروفون، وكاميرا فيديو، ومستشعر كيميائي. في المستقبل، تم التخطيط لتزويد هذا الروبوت باتصالات لاسلكية حتى تتمكن العديد من هذه الروبوتات الصغيرة من الاتحاد لحل بعض المشكلات الشائعة.

حسناً، هناك حاجة إليه مثلاً، ربما من أجل (كما يفترض الجيش الأميركي) أن يغلف دبابة مثلاً على شكل سحابة، ثم يخترق الشقوق والتسريبات داخل المركبة، ثم ينفجر عند القيادة! ومن خلال إضافة هذه المستشعرات الدقيقة إلى الطلاء المستخدم في الطائرات، سنكون قادرين على الحصول على معلومات حول حالة أسطحها. وإذا تم طلاؤها في الداخل، فسوف تكون قادرة على الإشارة إلى الحريق والدخان وحتى مستويات ثاني أكسيد الكربون الزائدة. بالطبع، سيكون هذا الطلاء أكثر تكلفة بكثير من المعتاد، وبالتالي فإن استخدامه في المباني السكنية ليس في المستقبل القريب جدًا، ولكن في الغواصات النووية ومحطات الطاقة يمكن استخدامه حرفيًا غدًا - إنها مجرد مسألة "تفاهات" - إنشاء مثل هذه الأجهزة الصغيرة وتزويدها بالطاقة. وبالمناسبة، فإن العينة التي يبلغ حجمها ملليمترا مكعبا واحدا، ومجهزة بجهاز استشعار لدرجة الحرارة وجهاز استشعار للحركة وجهاز إرسال إشارة الراديو، موجودة بالفعل. ما هو المليمتر الواحد؟!

يقول جوشوا سميث، مدير مختبر الأنظمة الحسية بجامعة واشنطن في سياتل، إنه من المغري تغطية كل شيء حولنا بمثل هذه المجسات وتوجيهها لتتبع الظواهر والأشياء التي تهمنا. ولكن هنا تنشأ مشكلة إمدادات الطاقة الخاصة بهم. ومع ذلك، فهم يعملون أيضًا على هذه المشكلة اليوم، وفي عدة اتجاهات في وقت واحد. يمكن أن تكون هذه عبارة عن ألواح شمسية صغيرة تقع مباشرة على "الجزء الخلفي" من هذه الروبوتات الصغيرة، أو مولدات كهربائية حرارية تحول الحرارة إلى تيار كهربائي.

يجري العمل على "الغبار الذكي" ليس فقط في الخارج، ولكن أيضًا في روسيا. على وجه الخصوص، أنشأ علماء من معهد هندسة الراديو الحكومي في تاغونروغ نموذجًا رياضيًا يجعل من الممكن، من حيث المبدأ، فهم كيفية التحكم في سحب هذه الروبوتات الصغيرة، وكيف يجب أن تعمل جميعها معًا لإكمال المهمة. في البداية، يشكلون كتلة واحدة تتلقى مهمة من كمبيوتر التحكم. يحدد كل روبوت إحداثياته ​​وإحداثيات الهدف، أولاً وقبل كل شيء، يكتشف عدد الروبوتات الأقرب إليه وما إذا كان هناك ما يكفي منهم لإكمال المهمة. إذا كانت الإجابة بنعم، فهو يبحث عن هدف آخر، وإذا كانت الإجابة بـ لا، فهو يندفع نحو الشيء. وهكذا يتم تشكيل مجموعات من الروبوتات، كل منها سيؤدي مهمته الخاصة.

من المؤكد أنه حل جميل، لكنه، كما يحدث في كثير من الأحيان في العلم، يؤدي إلى مشكلة مختلفة تمامًا. والحقيقة هي أن ربط هذه المحركات الصغيرة بمركز التحكم ومع بعضها البعض سيتطلب استهلاكًا هائلاً للطاقة. ومع ذلك، يبدو أن الحل قد تم التوصل إليه بالفعل، وذلك بواسطة الدكتور جون بايكر من مركز إلكترونيات النانو في جلاسكو. في رأيه، يمكن نقل المعلومات من روبوت إلى آخر عبر سلسلة، مما سيقلل بشكل كبير من تكاليف الطاقة.

تخيل عالما حيث أجهزة لاسلكيةحجم بلورة الملح . تم تجهيز هؤلاء "الأقزام" بمصدر طاقة مستقل وقدرة حاسوبية. بالإضافة إلى ذلك، هناك كاميرات وآليات ل نقل لاسلكيبيانات. تسمى هذه الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS) بالغبار الذكي. وسرعان ما قد "ينتشرون" في الحي. دعونا نتعرف على ما هو وأين يتم استخدام "بقع الغبار".

ما الذي يمكن أن يفعله الغبار الذكي؟

تم تجهيز الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS) بأجهزة استشعار صغيرة يمكنها استشعار كل شيء بدءًا من تقلبات الضوء وحتى اهتزازات درجة الحرارة. نظرًا لحجمها الصغير، يمكن أن تظل الأجهزة معلقة في الفضاء مثل جزيئات الغبار. يستطيعون:

• جمع كميات هائلة من البيانات، بما في ذلك التسارع والجهد والضغط والرطوبة والصوت والمزيد؛
• معالجة كل هذا باستخدام الكمبيوتر المدمج.
• تخزين البيانات في الذاكرة؛
• نقل المعلومات لاسلكيًا إلى السحابة أو القاعدة أو غيرها من "ذرات الغبار".

الطباعة ثلاثية الأبعاد على نطاق صغير

إن طباعة مكونات الغبار على طابعة ثلاثية الأبعاد متاحة تجاريًا ستجعل هذه التكنولوجيا في متناول الجميع. لقد درسنا سابقًا بالتفصيل استخدام التكنولوجيا في مجالات مختلفة من حياة الإنسان.

تتيح لك العدسات البصرية لأجهزة الاستشعار المصغرة الحصول على صور فائقة الجودة. الآن لا يمكننا حتى أن نتخيل ذلك.

التطبيق العملي للغبار الذكي

إن قدرة الغبار الذكي على جمع معلومات حول البيئة بتفاصيل مذهلة ستؤثر على الكثير من الأشياء. إنها مثل تكنولوجيا إنترنت الأشياء (IoT) مضروبة بالمليارات. هنا ليست سوى أمثلة قليلة تطبيق عمليالغبار الذكي.

• مراقبة المحاصيل بعناية لتحديد الحاجة إلى الري والتسميد ومكافحة الحشرات.
• مراقبة المعدات من أجل خدمتها في الوقت المحدد.
• تحديد أوجه القصور والتآكل قبل فشل النظام.
• مراقبة الأشخاص والمنتجات لأغراض السلامة.
• قياس كل ما يمكن قياسه. وفي كل مكان تقريبًا.
• التحكم في توصيل المنتجات من الشركة المصنعة إلى المتجر، بما في ذلك النقل بأي وسيلة.
• التطبيق في الطب: التشخيص بدون جراحة. وكذلك التحكم في الأجهزة التي تساعد الأشخاص ذوي الإعاقة على التفاعل مع الأدوات التي تساعدهم على العيش بشكل مستقل.
• نشر باحثون في جامعة كاليفورنيا، بيركلي، ورقة بحثية حول إمكانات الغبار الذكي. إذا تم زرعه بحيث "يرش" الدماغ، فيمكنك الحصول عليه تعليقحول وظيفتها.

لماذا الغبار الذكي خطير؟

لا تزال هناك مشاكل تعيق الاستخدام الواسع النطاق للغبار الذكي. وهنا عدد قليل منهم.

سرية

يشعر الخبراء بالقلق إزاء قضايا الخصوصية MEMS. يمكن للأجهزة الذكية تسجيل كل ما تمت برمجتها لتسجيله. نظرًا لصغر حجمها، يصعب اكتشافها. وهنا يمكنك تشغيل خيالك حول الموضوع: ماذا لو وقع الغبار الذكي في الأيدي الخطأ...

يتحكم

تنتشر مليارات جزيئات الغبار الذكية بسهولة على المنطقة المحددة. وجمعها معًا إذا لزم الأمر ليس بالمهمة السهلة.

نظرًا لحجمها، يصعب اكتشاف جزيئات الغبار. وجميع الجزيئات من "المسحوق" - بل وأكثر من ذلك. بالإضافة إلى ذلك، حتى عدد صغير من "العناصر التي لم يتم اكتشافها" سوف يستمر في تسريب المعلومات.

سعر

هذه هي التكنولوجيا الجديدة. ولذلك فإن تكاليف تنفيذها مرتفعة للغاية. وإلى أن تنخفض التكلفة، سيكون الغبار الذكي بعيدًا عن متناول الكثيرين.

الغبار الذكي يدمر العالم؟

يمكن أن تكون تقنية MEMS مدمرة للاقتصاد والعالم ككل. وهذا رأي من عمل على تطويره منذ عام 1992. نفس الفكرة مدعومة الشركات الكبيرةالذي استثمر في البحث. ومن بينها جنرال إلكتريك، وكارجيل، وآي بي إم، وسيسكو سيستمز.

لذلك، من المهم إزالة كل اللحظات "الخطيرة" بدلاً من "نشر" الغبار الذكي في كل مكان.