Smart Dust: pöly on jo tarpeeksi älykäs auttamaan henkilöä. Mitä on älypöly ja miten sen leviäminen muuttaa maailmaa ympärillämme Smart dust

IPLIT RAS ja Intellectual Research Laboratory "LINTECH" ovat kehittymässä hajautettua teknologiaa anturiverkot (RSS). LINTECH LLC:n pääjohtaja puhuu siitä, kuinka realistista maamme on tehdä ennennäkemätön harppaus RCC-teollisuuden kehityksessä. Juri Aurenius.

Valitettavasti on olemassa strategisesti tärkeitä teknologisen kehityksen aloja, joilla Venäjä perestroikan, 90-luvun kaaoksen ja 2000-luvun alun poliittisen vakauden vakiinnuttamisen aikana jäi toivottomasti jälkeen lännestä ja nopeasti kasvavasta potentiaalista. aasialaiset tiikerit.

Tällaisia ​​tieteenaloja ovat mikroelektroniikka, tekninen kybernetiikka, robotiikka ja monet muut alat, jotka ovat perustana maiden talouksien siirtymiselle 5. teknologian tilausteollisuuteen. Erityisen huomionarvoista on telekommunikaatio- ja viestintäteknologioiden kehitys, josta tärkeimpien tuotantolaitosten sekä koko niin sanottujen tuotantolaitosten kokonaisuuden johtamisen tehokkuus ja valvonnan laatu riippuvat eniten. Kansallinen talous.

Se kannattaa myöntää Wi-Fi-standardit ja Bluetooth, jota pidämme edistyneenä ja eniten tehokkaita keinoja viestintä on kaikkea muuta kuin nykyaikaisin ja luotettavin. Yhä useampi otetaan käyttöön massakäytännössä ympäri maailmaa. hajautetut anturiverkot (DSN), valmiina toimimaan "älykkäänä pölynä" - järjestäytyvät itsenäisesti yhdeksi älykkääksi verkkoksi ja ohjaavat asuntoja, asuinrakennuksia, kokonaisia ​​kaupunkeja ja jopa maanosia tuhansien kohdeparametrien perusteella.

Ne ovat kymmeniä kertoja luotettavampia kuin olemassa olevat langattomat verkot ja mahdollistavat järjestelmien luomisen, jotka ratkaisevat automaattisesti valtavan määrän tärkeitä tehtäviä käytännössä ilman ihmisen puuttumista. Vielä tänään on mahdollisuuksia täyttää tämä ihmisen luoma aukko ja työntää Venäjä langattoman televiestinnän alan edistyneiden innovaatioiden lähtevän junan viimeiseen vaunuun.

Lupaavin projekti ZigBee-standardin kotimaisten sirujen kehittämiseen ja ohjelmistoja niiden aktiiviseen soveltamiseen eri aloilla voidaan kutsua tiimiksi Institute of Laser ja tietotekniikat RAS (Shatura) ja Intellektuaalisen tutkimuksen laboratorio "LINTECH". LINTECH LLC:n pääjohtaja puhuu siitä, kuinka realistista maamme on tehdä ennennäkemätön harppaus RCC-teollisuuden kehityksessä. Juri Aurenius.

─ Juri, kerro meille, kuten sormilla sanotaan, mikä on tämän tekniikan erikoisuus? Anturiverkot kuulostavat vähän scifiltä...

─ Olisi parempi, jos tekninen johtajamme Igor Voronin kertoisi, että hän on yksi Venäjän johtavista RCC-alan asiantuntijoista. Anturiverkoilla on monia ominaisuuksia ja etuja. Niitä on ehkä kaksi: satunnaisesti sijaitsevat anturiverkkomoduulit järjestäytyvät välittömästi itsenäisesti yhdeksi verkkoksi. Ja toinen on, että Wi-Fi ja Bluetooth on rakennettu "tähti"-tekniikalla - silloin yksi piste jaetaan kaikille verkkoasetukset ja siihen on liitetty muita ”lapsi”laitteita, ja ZigBee-standardin mukainen verkko pystyy muodostumaan sekaverkoksi, joka itse muodostuu satunnaisine yhteyksin muodostavaksi rakenteeksi. Anturiverkko on MESH. Visuaalisesti se ei edusta tähteä ("piste-monipiste"), vaan kalaverkkoa – ts. kukin tällaisen verkon elementti on vuorovaikutuksessa monien viereisten elementtien kanssa muodostaen tarvittavan yhteyden. Tämä varmistaa huomattavasti paremman tiedonsiirron luotettavuuden. Mitä enemmän osallistujia on, sitä suurempi on tiedonsiirron luotettavuus. Verkko voi menettää jopa 40 % aktiivisista laitteista säilyttäen samalla perustoiminnallisuutensa. Käyttöalue on käytännössä rajaton - tavallisista kodinkoneista vakaviin valvonta- ja elämää ylläpitäviin järjestelmiin.

Mutta saman standardin moduulien yhdistäminen yhteen verkkoon ei ole vaikein tehtävä. Tämä tapahtuu automaattisesti. Mutta sitten jokaisella tällaisella verkolla on erilaiset vaatimukset - joidenkin on lähetettävä tietoja usein pisteistä keskustaan, toisten - kerran tunnissa, toisten on taattu lähettävän tietoja tietyn keston ajan, ja toisten tehtävänä voi olla tehtävänä kytkeytyä päälle kerran. vuosi tulipalon aikana ja lähetä tietoja ja "nuku" loput ajasta - verkon suorituskyvyn tulisi olla maksimaalinen ilman paristojen vaihtamista. Erilaiset ongelmat ratkaistaan ​​erilaisilla verkkovaatimuksilla. Tämä synnyttää erilaisia ​​​​protokollia ja algoritmeja verkkokomponenttien vuorovaikutukseen - kuinka "herätä" samanaikaisesti kaikille antureille, lähettää tietoa ja sitten nukahtaa uudelleen, jotta arvokasta energiaa ei tässä tapauksessa tuhlata. Tai päinvastoin, minkä järjestelmän mukaan heidän on kytkeydyttävä päälle ja mentävä nukkumaan, jotta he voivat kerätä ja välittää dataa keskitettyyn tiedonkeruu- ja käsittelysolmuun.

Verkko koostuu solmuista - ns. tuhlaajia Jokainen solmu on ohjelmisto- ja laitteistolaite, joka on lähetin-vastaanotin, komentoja käsittelevä pääsiru (mikroprosessori), moderni autonominen virtalähde ja jonkinlainen anturi. Jos et tiedä, anturi venäjäksi on anturi. Jokaiseen mottiin voidaan liittää useita erilaisia ​​antureita. Mitä enemmän antureita kiinnitämme yhteen solmuun, sitä enemmän eri parametreja voimme mitata, mutta samalla akun virrankulutus kasvaa. Anturit ovat yleensä vakiona. Näitä ovat lämpötilan, paineen, kosteuden, valaistuksen, tärinän, melun, sijainnin avaruudessa (kaltevuusmittarit), kierrosten lukumäärän (enkooderit), säteilyn, hiilimonoksidin (CO/CH) mittaukset. Antureiden lisäksi voidaan asentaa myös ohjattavia toimilaitteita. Sitten jokainen verkkosolmu alkaa toimia nimellä " älykäs talo- kerää tarvittavat tiedot ja lähettää sen käsittelyä varten, vastaanottaa sitten ohjaussignaalin "keskuksesta" ja lähettää sen toimilaitteelle käsittelyä varten. Eikä johtoja tai epäilyksiä järjestelmän luotettavuudesta.

Anturit voidaan myös suunnitella erityisesti. Mutta tässä tapauksessa solmun hinta nousee jyrkästi. Verkon rakentamiseen käytetään yleensä kymmeniä solmuja, jotka yrittävät käyttää tavallisia antureita. Ne ovat halvempia massatuotannon vuoksi, korjattavia tai nopeasti vaihdettavia - tärkeintä on, että ne täyttävät vaaditut parametrit. Verkossa on koordinaattoreita - älykkäämpiä motitteja, jotka suorittavat verkon synkronoinnin perustoiminnot, jotka päälle kytkettynä pollaavat kaikkia saatavilla olevia laitteita ja rakentavat verkon niiden perusteella. On olemassa välisolmuja - toistimia tai reitittimiä. Ja kolmas taso on päätelaitteet. Anturit on kiinnitetty niihin. Toistimien kautta rakennetaan verkko, jonka kautta kerätyt tiedot välitetään paketteina ja ne kaikki virtaavat yhteen keräyspisteeseen. Laitteiden välinen etäisyys ei yleensä tällä hetkellä ylitä 100 metriä. Vaikka sirut on jo kehitetty ja niitä on myynnissä, ne kommunikoivat keskenään jopa 1 km:n etäisyydellä. Totta, samaan aikaan sinun on ymmärrettävä, että jos signaali kulkee pidemmän matkan, tämä tarkoittaa, että akun kulutus kasvaa, verkko kuluttaa energiaa nopeammin. Anturiverkoille on olemassa erityisiä käyttöjärjestelmiä - TinyOS, ja kaikki kehitys tehdään yleensä C-kielellä, Linuxin kaltaisille käyttöjärjestelmille.

─ Vau! Tällaisen verkon avulla käy ilmi, että on mahdollista hallita valtavia tiloja?

─ Muuten! Jos esimerkiksi sijoitat 64 tuhatta pelimerkkiä 1 km:n etäisyydelle, niin ensimmäinen ja viimeinen ovat jälleen 1 km:n päässä. Koska aiomme kiertää koko maapallon tällä tavalla. Totta, kukaan ei ole vielä tehnyt tällaisia ​​globaaleja kokeita, mutta esimerkiksi Englannissa käytetään jo anturiverkkoa katuvalaistuksen ohjaamiseen.

─ Onko sinulla jo jotain näytettävää käytännön esimerkillä?

─ Meillä on tänään jo useita projekteja koekäyttövaiheessa. Esimerkiksi teollisuuden seurantaan liittyvä hanke. Shaturskaya GRES nro 5:n alueella otettiin käyttöön RSS-verkko lohkojen nro 1–6 syöttöpumppujen kierrätyslinjan lämmönsäätöä varten. Putkilinjan lämpötila tutkimusalueella on 230°C normaalitilassa. Mittaustarkkuus on 5-10 astetta, mittauksia tehdään 10 sekunnin välein. Tällainen teknologinen seuranta on mahdollista paitsi energiayrityksissä, myös kaukokattilalaitoksissa, sähkökytkentöissä ja kemikaalien tuotannossa, koska RSS:llä on etuja: nopea asennus, yksinkertaisuus ja helppohoitoisuus.

Kiinnitämme suurta huomiota anturiverkkojen käyttöön asumis- ja kunnallispalveluissa. Kehitämme jo useissa kaupungeissa ja mökkikyliä Moskovan alue. Pidän tätä kehityssuuntaa lupaavimpana, ehkä yhdessä hälytys- ja turvajärjestelmien kanssa. Ilmeisesti RSS:n avulla voidaan toteuttaa kaikkien kaupungin asunto- ja kunnallisjärjestelmien hissi- ja suunnitteluvalvonta sekä kaikkien järjestelmien hallinta. tekniset laitteet asuin- ja hallintorakennukset, laskutukseen tarvittavien tietojen kerääminen mittalaitteista, kaikenlaiset hälytysjärjestelmät (murto, palo) ja turvajärjestelmät (paniikkipainikkeet, avaimenperät) jne. on toteutettu. On erittäin tärkeää, että talon sisäinen PSS:ään perustuva suunnittelujärjestelmä auttaa onnettomuus- tai vuototapauksissa. automaattinen tila sulje kolmitieventtiili ja ilmoittaa samalla päivystävälle päivystäjälle vuodon sijainnista, mikä estää veden hätävuodon putkistosta. On myös mahdollista ohjata ilmanvaihtoa - kosteutta ja lämpötilaa huoneissa. Jos nämä järjestelmät toimivat hyvin, tappiot ovat minimaalisia, asetukset ovat joustavia jokaiselle käyttäjälle - kaikki tämä johtaa alhaisempiin korkoihin, vakuutusyhtiöiden korkoihin jne. ...

Lääke– potilaiden etävalvonta. MONIKI:n toiminnallisen diagnostiikan osastolle suunnitellaan potilasvalvontajärjestelmän käyttöönottoa. Sairaalapotilaat käyttävät antureita - rannekorun muodossa - paineen, lämpötilan ja sydämen toiminnan mittaamiseksi. Ne välittävät tiedot keskuspalvelimelle, josta hoitava lääkäri voi saada tietoa potilaan tilasta XBee-tallentimen kautta. Joillekin potilasryhmille on mahdollista tarjota maksullisia terveystarkkailupalveluita esimerkiksi kotona. Tässä tapauksessa PCC-sarja asennetaan siten, että potilaalle annettu yhdyskäytävä liitetään tiedontallennuspalvelimeen. Potilas voi liikkua pysyen keskustiedonkeruupisteen kantaman sisällä. Tämän jälkeen potilaan kriittisesti vaarallisen tilan sattuessa hälytyssignaali menee keskuspalvelimelle, hälytyssignaali käsitellään ja lähetetään asiantuntijoille ja potilasta koskevat täydelliset tiedot näytetään hoitavalle lääkärille, jotta hän voi tehdä päätöksiä Tarvittavat toimet.

Aloimme yhdessä Rosatomin kanssa tutkia ydinvaarallisten laitosten säteilyvalvontaa. RSS:n käytön mahdollisuuksista, näkymistä ja ongelmista tutkitaan olemassa olevien tutkimusydinlaitosten (RNI) ja muiden ydinvaarallisten laitosten rakennusten kunnon seurantajärjestelmää. RSS otettiin käyttöön osassa Dimitrovgradin ydintutkimuslaitoksen rakennuksia ja suoritettiin tutkimus järjestelmän käyttäytymisestä todellisissa olosuhteissa. Järjestelmän luotettavuusongelmia altistuessaan lisääntyneelle taustasäteilylle, ongelmia radiosignaalin etenemisessä, jota käytetään viestimään RSS-solmuja esteiden läsnä ollessa "raskasta" betonista valmistettujen rakenteiden muodossa, joita käytetään säteily- ja ydinvaarallisten rakennusten rakentamisessa. myös tutkittu.

Venäjän rautatieyhtiö kehittää järjestelmää pyöräkerran lämpötilan säätelyyn. RSS:n avulla tämä ongelma voidaan ratkaista nykyistä edullisemmin ja luotettavammin, kun lämpötila mitataan diskreetti sähköjunan ohittaessa KTSM-tiedonkeruupisteen. Koealue sijoitetaan suunnitelmien mukaisesti Kurovskajan varikolla lähisähköjunaan. Ajon aikana kuljettajalla on reaaliajassa tietoa pyöräkerran lämpötilasta. Kerätyt tiedot on myös mahdollista tallentaa keskustietokantaan, johon sähköjunan ohitusaseman asemapäivystäjä pääsee käsiksi.

Kiinnostus järjestelmiimme on rakentamisen alalla - rakennusten ja rakenteiden painumien ja poikkeamien seuranta. Potentiaalinen asiakas - "Rosstroy". Lähitulevaisuudessa on tarkoitus luoda RSS-pohjainen hajautettu valvontajärjestelmä rakennuksille ja rakennuksille, joilla seurataan reaaliajassa asutusarvoja, poikkeamia pystysuorasta ja halkeamien aukosta kahden Moskovan alueella olevan kaivon rakennusvyöhykkeellä. tietojen tulostaminen keskuspalvelimelle ja julkaiseminen WEB:ssä.

Logistiikka – tavaroiden liikkumisen valvonta. Logististen automatisoitujen kompleksien osalta on mahdollista järjestää tiedonkeruu radiolaitteiden liikkumisreiteistä yksilöllisellä tunnisteella varastojen välillä ja sisällä paikannuksella tiedonkeruupisteiden suhteen ja tietojen tallentamisesta keskuspalvelimelle. Osana tätä suuntaa anturiteknologioiden massajakelun avulla voimme myös tuottaa tietoa tavaranjakelun virrasta, markkinointialoitteiden hallinnasta jne.

On mahdotonta luetella kaikkia toteutusprojekteja juuri nyt. Totean vielä kerran, että anturiverkkojen sovellusvalikoima on erittäin laaja... Tänään olemme kattaneet ainakin 20 eri aluetta ja työ tähän suuntaan jatkuu. Ratkaisut ovat matkalla hätäministeriölle, kaivostyöläisille, teollisuusyrityksille, koulutusjärjestelmälle...

─ Kehität siis laserinstituutimme pohjalta venäläistä versiota anturiverkkojen laitteista?

─ IPLIT RAS työskentelee anturiverkkojen kanssa niiden erilaisten ominaisuuksien kehittämisessä ja tutkimisessa. Koska sirut on kaikki kehitetty Amerikassa ja valmistettu Kiinassa, meitä rajoittaa Venäjällä ostettava mikroprosessoripohja. No, tai vaihtoehtona ota se ulkomailta taskuusi. Muuta vaihtoehtoa ei toistaiseksi ole. Ja tutkimme verkkoja sen suhteen, miten ne saadaan toimimaan mahdollisimman pitkään tai miten varmistetaan, että signaali kulkee luotettavasti verkkojen läpi ja miten pakettien tiellä dataa niiden läpi saadaan mahdollisimman nopeasti. . Tällaisen kumppanuuden synergia on erittäin lupaava.

─ Onko venäläinen tiede kaukana ulkomaisista kollegoistaan ​​tällä alalla?

─ Kaupallistamisessa ja käytännön kehittämisessä olemme vielä hyvin kaukana Japanin, EU:n ja USA:n tutkimuskeskuksissa jo olemassa olevasta potentiaalista. Tieteellisesti Venäjällä on nyt muodostunut melko vahva koulu, jolla on omat ainutlaatuiset kehityskulkunsa. Tänään julkaisemme tuloksia jopa johtavissa kansainvälisissä tieteellisissä julkaisuissa - edistystä tapahtuu. Nyt tärkeintä on löytää massatuotettu halpa ja "oikea" moottori ja tämä on tekniikan läpimurto. Esimerkiksi kaikki kodinkoneet voidaan alkaa varustaa sellaisilla anturiverkoston elementeillä - pölynimurien sisällä, pesukoneet, televisiot jne. ottaa käyttöön anturiverkot lämpötila-antureilla 300–400 asteeseen... Asuinhuoneistoissa kodin laitteisiin sijoitetut anturit ilmoittavat verkon kautta keskustaan ​​tietyn asunnon kaapissa syttyneestä tulipalosta paljon aikaisemmin kuin asunnon asukas itse ... (varsinkin kun hän ei ole kotona) . Voit asettaa anturin televisioon tai musiikkikeskus ja hätätilanteessa tätä laitetta käytetään kommunikoimaan hätätilanteesta. Ja tämä tieto tulee olemaan osoitettavissa - jokaisella sirulla on oma MAC-osoite verkossa, sen yhteys muihin siruihin ja tiedon keräämiseen ja käsittelyyn tarkoitettuihin yhdyskäytäviin määrittää käytännössä sen sijainnin. Massatuotannossa näiden verkkoelementtien pitäisi maksaa penniäkään ja suorittaa tehtävänsä kuten "älykäs pöly".

─ Yleisesti tavoitteesi on saattaa tämä tekniikka kuluttajan täydellisyyteen...

─ Kyllä - keksiä kaikki infrastruktuuri, ohjelmistot, anturit ja tietysti itse sirut, jotka kuuluvat kriittisten teknologioiden luokkaan ja joiden tuotantoon on mahdotonta ostaa lisenssiä. Ja jos kehitämme koko linjan - sekä rajapintoja että erilaisia ​​antureita ja tiedonvaihtoalgoritmeja - pystymme valmistamaan täysimittaisia ​​valmiita ohjaus- ja valvontajärjestelmiä, astumaan markkinoille, myös globaaleille, ja luomaan palveluita.

─ Kerro meille, missä vaiheessa projekti on nyt? Sikäli kuin tiedän, olet nyt muuttamassa Skolkovoon...

─ Kun meillä oli puhdasta tiedettä. Viime vuoden lopussa haimme residenssipaikkaa Skolkovon säätiölle, saimme myönteisen päätöksen ja keväästä 2013 lähtien olemme olleet innovaatiokeskuksen täysivaltaisia ​​asukkaita. Skolkovo on mahdollisuus saada rahoitusta, kehittää projekti kaupallistamisvaiheeseen ja saada kunnollinen asema. Emme voi tehdä tätä omilla rahoillamme. Tänään käymme läpi prototyyppiratkaisujen rakentamisen, koealueiden muodostamisen, tutkimustulosten käsittelyn, keksintöjemme viimeistelyn ja patentoinnin.

─ Milloin suunnitelman mukaan pääset kaupalliseen toteutusvaiheeseen?

─ Luulen, että ensi vuoden loppuun mennessä.

─ Kuinka paljon projektiin on jo investoitu?

─ Noin 15 miljoonaa.

─ dollaria?

─ Ei, ruplaa. Nyt aiomme houkutella ulkopuolisia investointeja jatkaaksemme työtämme kaupallisen tuloksen saavuttamiseksi. Olemme 100 % varmoja menestyksestämme.

─ Mitä on tehtävä halvan "älykkään pölyn" luomiseksi? Onko sinulla suunnitelma tehdä tekniikasta edullista?

─ Tässä on vain yksi resepti - massakysyntä. Yksi siru tutkimukseen maksaa nykyään yli 30 dollaria, jopa ensimmäiset 100 pelimerkkiä maksavat jo 1800 dollaria, on selvää, että miljoonat eivät saisi maksaa yli 1-2 dollaria. Sitten tulee "älykkään pölyn" aika.

─ Onko massatuotantoon tarpeen luoda sarjatehdas?

─ Ensin meidän on luotava tekniikan elementtikanta ja laitteistoinfrastruktuuri. Olemme yhteydessä venäläinen yritys ITFY, joka tarjoaa meille CAD:n mikroelektronisten komponenttien kehittämiseen. ITFY:n kollegat yrityksen toimitusjohtajan Leonid Svatkovin johdolla käynnistivät yhdessä IBM Corporationin kanssa erityisesti Venäjälle suunnatun ITFY-projektin, joka avasi ”Electronic Technology Centerin” (CET) – kokonaisvaltaiselle infrastruktuuriratkaisulle sirujen ja sirujen kollektiiviseen kehittämiseen. painetut piirilevyt perustuu IBM:n laitteisto- ja ohjelmistoalustaan. Center for Electronic Technologies (CET) perustamisesta julkistettiin SPIEF 2012 -tapahtumassa.

─ Millainen tuotantomäärä on tarkoitus luoda?

─ Vaikea sanoa... Wi-Fi-tekniikka ja Bluetooth on nykyään jokaisessa matkapuhelimessa, ja niitä valmistetaan ja myydään miljoonia kappaleita. Keskitymme samaan kattavuuteen verkostomme kanssa. Päällä Kännykät Emme väitä, mutta kodinkoneet, autot, lelut, konsolit, tietokoneet ja paljon muuta voivat tarjota halutun suojan. Jotta hanke olisi kannattava, on päästävä maailmanmarkkinoille. Jos käynnistämme projektin nyt oikein eikä meillä ole ongelmia rahoituksen kanssa, niin 5 vuoden kuluttua anturiverkostot ovat kaikkialla.

─ Miksi Skolkovo?

─ Skolkovo tarjoaa kaikki edellytykset hankkeiden aktiiviselle kehittämiselle, se on mahdollista saada Käteinen raha T&K:lle. Neuvottelemme jo useiden tunnettujen pääomarahastojen kanssa mahdollisuudesta houkutella projektiin pääomasijoituksia. Tulevaisuudessa otamme yhteyttä alan tunnettuihin maailmanjohtajiin tavoitteenamme luoda yhteinen tuotantoyritys. Suuret sijoittajat ymmärtävät, että jos on todellista kiinnostusta ja voi sijoittaa lupaavaan teknologiaan, voi saada kunnollisen kaupallisen tuloksen. Skolkovolla on kaikki mahdollisuudet saada rahoitusta ja kokonaisvaltaista tukea hankkeelle. Siksi ilmapiiri siellä on erittäin ystävällinen.

─ näen. Skolkovossa saat päätökseen tieteellisen kehitystyösi, suunnittelet siruja, etsit sitten sijoittajan, leimaa sirut Kiinassa, luot ohjelmistoja erilaisiin anturiverkkotehtäviin ja lopulta luot valmiita tuotteita - hätätilanneministeriölle, palomiehille jne.?

─ Omien komponenttien leimaaminen on vielä tulevaisuuden tehtävä. Tänä päivänä tärkeintä on erilaisten verkkoalgoritmien kehittäminen, jotka tarjoavat ratkaisuja erilaisiin teknisiin ongelmiin, tiedonvaihtoprotokollien, rajapintojen, hajautettujen tiedonkeruujärjestelmien ja laskelmien kehittäminen. Kehityksemme ovat sovellettavissa mihin tahansa hyväksytyn standardin verkkoon, joten toistaiseksi, ensimmäisessä vaiheessa, anna niiden leimata kaikki Kiinassa, muodostaa verkostoja kaikkialle maailmaan ja antaa verkkojen käyttää vuorovaikutusohjelmistojamme annettujen tehtävien suorittamiseen. Vaikka olisi myös mukavaa julkaista täydellinen sarja yhdestä lähteestä, ja uskon, että tulemme tulevaisuudessa tähän.

─ Ja tämä kaikki on tarkoitus tehdä seuraavien kahden tai kolmen vuoden aikana?

─ Kyllä... meillä on suunnitelmia vain parin vuoden päähän. Pääasia on tietysti rahoitus. Mutta emme seiso paikallaan... Monet suuret pääomasijoitusrahastot ovat jo aktiivisesti kiinnostuneita hankkeestamme, koska anturiverkkoteknologia on kaupallisesti lupaavimpia, voisi sanoa, että globaali suorituskyky.

─ Mistä saat materiaalia? Ymmärtääkseni niistä on pulaa.

─ Korkeasti koulutettua insinöörihenkilöstöä on aina vaikea löytää, katsomme alueilta - siellä on edelleen valoisia päitä ja todellisia kykyjä. Nykyään useat tutkimuslaitokset ovat kiinnostuneita anturiverkkojen aiheesta - työskentelemme myös heidän kanssaan.

─ Tekninen perusta - tässä lasertutkimuslaitoksessa?

─ Odotamme molempia osapuolia hyödyttävää kumppanuutta IPLIT RAS:n kanssa... Instituutin tätä suuntaa johtava kehittäjä, tietotekniikan osaston johtaja Igor Voronin, on myös LINTECHin tekninen johtaja. Siitä tulee erittäin tuottava kumppanuus. Ja kehityspääkonttorin myötä olemme muuttamassa Skolkovoon.

─ He sanovat, että sinne on erittäin vaikea päästä. Lahjuksiakin tarvitaan...

─ En henkilökohtaisesti tiedä mahdollisuudesta päästä Skolkovoon rahalla. Viimeisten 2 vuoden aikana hän on itse osallistunut aktiivisesti 3 innovatiiviseen projektiin - kaikki ovat nyt säätiön asukkaita. Yksi yritys kehittää aktiivisesti ohjelmistoja, joiden avulla voit saada automaattisesti valmiita 3D-malleja panoraama- tai pallokuvauksesta. Muuten, ehdotimme myös kosketusratkaisujen käyttöä tämän työn merkittävästi optimoimiseksi. Muut projektit liittyvät esimerkiksi maalin ja lakan levitystekniikkaan... Kävi ilmi, että tämäkin on lupaava aihe. Ohjeet ovat täysin erilaisia...

Olen sitä mieltä, että Skolkovo on luonut oikeanlaisen asiantuntijajärjestelmän ainutlaatuisten ideoiden ja kehitysten kokonaisvaltaiseen arviointiin. Jos onnistuit välittämään ideasi perusperiaatteet selkeästi ja kehitys sopii innovaatiokeskuksen olemassa oleviin puitteisiin - siinä se, saat asukkaan statuksen ja työn.

─ Haluatko sanoa, että jokainen venäläinen lupaavan teknologian kehittäjä, jolla on selkeä strategia ja valmis tiimi sen toteuttamiseen, pääsee todella Skolkovoon?

─ Jos sinulla on idea, jota pidät nerokkaana ja ymmärrät selkeästi kaikki vaiheet sen kehittämiseksi, toteuttamiseksi, voiton saamiseksi - tule juttelemaan... Otan tällaisia ​​projekteja - virallistan idean kansainvälisten standardien mukaisesti, työskentelen esittelen hankkeen investointi- ja kaupallisesta näkökulmasta, ja sitten edistän sitä teknologiapuistoissa, yrityshautomoissa ja sijoitusrahastoissa. Ja tämä ei välttämättä ole vain Skolkovo. Vuorovaikutustehtäviä on nykyään paljon. Jopa samassa klusterissa jotkut kehittäjät eivät joskus tiedä mitä muut tekevät... ja sattuu olemaan ihanteellisia kumppaneita, jotka menettävät valtavan synergiapotentiaalin.

─ Millaisia ​​korruptioskandaaleja Skolkovossa oli? Oli huhu, että he halusivat jopa haudata koko projektin...?

─ Tämä ei vaikuttanut innovatiivisten yritysten toimintaan. Kun työskentelemme, jatkamme työtä. Meillä on tarpeeksi omia vaikutelmiamme. Ja Skolkovo, huolimatta pahantahtoistensa kateellisesta ihastuksesta, on tänään saanut toisen tuulen ja jatkaa pitkäjänteistä työtään kotimaisen innovaatioteollisuuden kasvattamiseksi...

Uuden sukupolven älypölylaitteet ("älykäs pöly") avaa mahdollisuuden langattomaan tiedonkeruuun reaaliajassa, mikä johtaa muuttuviin käsityksiin suunnittelujärjestelmistä, terveydenhuollosta ja vuorovaikutuksesta ympäristön kanssa. Kuinka tällaiset laitteet ilmestyivät ja mikä tällä hetkellä hidastaa niiden kehitystä - toimittaja Leonid Chernyakin materiaalissa, joka on laadittu erityisesti TAdviserille.

1990-luvun alussa yhdysvaltalaisen puolustusviraston DARPAn ja Rand Corporationin yhteisillä ponnisteluilla luotiin ensimmäiset autonomiset informaatiolaitteet, jotka olivat tulitikkurasian kokoisia (mote, hiukkasia). Ne koostuivat tiettyjä ympäristöindikaattoreita mittaavista antureista, tietokoneesta, lähettimestä ja teholaitteesta (verkosta, akuista tai aurinkokennoista).

Nämä mootit oli tarkoitettu yksinomaan sotilaallisiin ja tiedustelutarkoituksiin, mutta 5-7 vuotta myöhemmin, tuolloin alkaneen "sensorisen vallankumouksen" seurauksena, ilmestyi samanlaisia ​​​​laitteita siviilikäyttöön. Samaan aikaan syntyi tekniikan moderni nimi smartdust (smart dust), jonka yksittäistä komponenttia kutsutaan edelleen moteiksi. Erikoispalveluiden hallinnasta pakenenut Mote kehitettiin moniin eri tarkoituksiin, esimerkiksi monimutkaisten teknisten rakenteiden, pääasiassa siltojen, valvontaan, jotka hajoavat käytön aikana ulkoisten tekijöiden (sade, tuuli, lämpötila, tärinä, suola) vaikutuksesta. , joka aiheuttaa korroosiota). Ehkä tällaisen hallinnan puutteen vuoksi silta romahti Genovassa elokuussa 2018. Jäätiköt, metsät, tulivuoret, valtameri ja kaikki muu tarvitsevat jatkuvaa seurantaa.

2000-luvun alun kokeelliset kopiot näyttelivät jotain alla olevassa kuvassa esitetyn laitteen kaltaisia. Se tehtiin Berkeleyn yliopistossa, uuden liikkeen akateemisessa keskuksessa. Suunnan johtajana toimi professori Kirs Pister, joka on tunnettu työstään mikroelektromekaanisten laitteiden alalla ja Dust Networks -yrityksen perustaja. Tekijöiden innostus ja Berkeleyn perinteinen vasemmistoradikaalitunnelma synnyttivät iskulauseen: "Koko maailman anturit - yhdistykää!" Analyytikot kiinnostuivat innovaatiosta, ja Gartner asetti epäröimättä smartdustin hype-käyränsä lähtökohtaan vuonna 2003, ja sen toteutuminen 10 vuoden kuluttua

Ja oli ajateltavaa. Ajatus älykkäästä pölystä on yhtä ilmeinen kuin vaikea toteuttaa. Ei ole sattumaa, että seuraavan kerran smartdust-teknologia ilmestyi Gartner-käyrään vasta vuonna 2013. Mutta vuodesta 2015 lähtien se on joka vuosi asetettu aivan lähtökohtaan yli kymmenen vuoden perspektiivillä teknologian kypsyyden saavuttamisessa. Pääsyynä toistuvaan palautumiseen edelliseen asemaan oli verkko- ja viestintäteknologioiden riittämätön valmius.

Viime aikoihin asti hyvin erityiset "pölyverkot" pysyivät täysin alkuperäisinä. Ne luotiin erillään muun tyyppisistä verkoista, mutta ei omaperäisyyden halun vuoksi. Tämä oli välttämätön toimenpide, koska markkinoilla ei ollut mitään, joka vastaisi heidän vaatimuksiaan.

Mote-verkkolähestymistavan lähtökohtana on se, että määritelmän mukaan jokaisen yksittäisen laitteen lähetinteho on mitätön. Tämän seurauksena päätimme luoda verkoston langatonta tekniikkaa Multi-hop, joka perustuu ketjuperiaatteeseen, eli jokainen solmu toimii välittäjänä muille. Full mesh -topologia takaa luotettavuuden ja vikasietoisuuden. Verkon sisällä tiedonsiirto tapahtuu Dust Networksin kehittämällä omalla (omistusoikeudella) TSMP:llä (Time Synchronized Mesh Protocol), jonka jälkeen verkko yhdistetään Internetiin yhdyskäytävän kautta. Viidenkymmenen työntekijän yritykselle tämä on saavutus.

Puolentoista vuosikymmenen aikana motin koko on kutistunut muutamaan kuutiomillimetriin ja hinta on pudonnut 10 dollariin tai alle. Mutta tämä ei vielä riitä älypölyn massajakeluun, koska viestintäkysymys on edelleen olemassa. Tilanne voi muuttua perusteellisesti tekniikan myötä matkaviestintä viidennen sukupolven Bluetooth 5.0 ja . Tässä tapauksessa hotelliverkkoa ei tarvita, ja jokainen mote voidaan liittää suoraan Internetiin.

Uuden sukupolven älypöly avaa mahdollisuuden langattomaan tiedonkeruuun reaaliajassa, mikä muuttaa käsityksemme suunnittelujärjestelmistä, terveydenhoidosta ja vuorovaikutuksesta ympäristön kanssa. Miljardit, ellei biljoonat, tiedonsiirtoon ja palautevuorovaikutukseen kykenevät laitteet pystyvät pyynnöstä lähettämään laajan valikoiman saatavilla olevia ympäristön fysikaalisia ja kemiallisia indikaattoreita. Laitteet voivat toimia paristoilla ja ottaa energiaa ympäristöstä (värinä, valo). Ne voivat sijaita missä tahansa kaikkein saavuttamattomissa paikoissa. On syytä uskoa, että älypöly kaiken kattavana ilmiönä imee lopulta esineiden internetin (IoT), joka on neljännen teollisen vallankumouksen symboli.

Analogisesti WWW:n (World Wide Web) kanssa voimme sanoa, että smartdustin avulla maailma muuttuu yhdeksi Real World Webiksi. On edelleen vaikea kuvitella elämää, jossa tietoa on rajattomasti, jossa opimme kaiken triviaalista viestistä hammasharjan vaihtamisen tarpeesta luotettavan tiedon saamiseen kaikista muista tekniikan ja luonnon esineistä.

Täydellisen tiedon avoimuuden maailmaa uhkaa kuitenkin James Orwellin romaanissa ”1984” kuvaama Big Brother -efekti. Tämä vaara yleensä muistetaan, kun puhutaan sosiaalisissa verkostoissa, ja monissa muissa tapauksissa, joissa ihmiset joutuvat kosketuksiin erilaisten jäljittämismuotojen kanssa. Siksi yksi tulevaisuuden älypölyteknologioiden päätehtävistä tulee olemaan yksityisen tilan (yksityisyyden) säilyttäminen.

Vuoden 2013 jälkeen ilmaantui vielä vaatimaton startup-aalto, joka valmisteli kenttää osallistumaan Smartdustiin. Suurin osa heistä ei noussut Dust Networksin järjestelmätasolle, valitessaan eri polun ja asettaen itselleen rajallisia tavoitteita oikeuttaakseen niihin investoinnin. Esimerkiksi Koto Air (Slovenia), QwikSense (Hollanti), Wynd Technologies ja Birdi (molemmat) tarjoavat järjestelmiä ilmakehän tilan seurantaan kodeissa, oppilaitoksissa ja sairaaloissa. American CivicSmart – pysäköinninhallinta.

On selvää, että nämä yritykset valmistautuvat tulevaisuuteen, ratkaisevat tiettyjä ongelmia, ne kehittävät salaa antureita, jotka on suunniteltu kytkeytymään viidennen sukupolven viestintäkanavien kautta. Mutta on myös yrityksiä, joilla on vakavampia tavoitteita, muun muassa pienikokoisia antureita valmistava Cubeworks (USA) sekä Cubisens-alusta tiedon keräämiseen ja tallentamiseen.

CubeWorks-anturi koostuu neljästä komponentista, jotka sijaitsevat yhdellä sirulla:

• ARM Cortex M0 -prosessori ja 4 KB muisti
• Laturi
• Radiolähetin
• Sensori

Virrankulutus valmiustilassa on 8 nW. Se kasvaa lähetyksen aikana, mutta Laturi, tuottaa 10 nW 1 neliömillimetriä kohden huoneen valaistusolosuhteissa, yhdessä akun kanssa tarjoavat rajoittamattoman käyttöajan.

Myös suuret toimittajat kiinnittävät huomiota smartdustiin, ensisijaisesti IBM. Yhtiö on perinteisesti kehittänyt pervasive computing -teemaa, joka on loogisesti lähellä smartdustia. Nyt se on kuitenkin todennäköisesti kääntymässä kohti smartdustia.

Sininen jättiläinen ei tee kaikkea nopeasti. Yleisön viisauden mukaan IBM alkaa kehittää markkinasegmenttiä vain, jos se on yli miljardi. Ilmeisesti yhtiö odottaa edelleen, mutta selvästi alussa.

Smartdustin avainkohta on halpa ja tehokas prosessori. Se voidaan valmistaa massatuotannossa, joten tulevaisuutta varten yhtiö julkisti Think 2018 -konferenssissa maailman pienimmän tietokoneen. Sen koko on 1 neliö. mm. Pienokokostaan ​​huolimatta sen teho on verrattavissa Intel 8086:een. Ja tässä neliömillimetrissä on prosessorin ja muistin lisäksi valokenno, joka antaa virtaa laitteeseen ja sisäänrakennettu valodiodi/valotunnistin-pari, joka tarjoaa optista tiedonsiirtoa. ulkomaailman kanssa. Laitteen hinta massatuotannossa on alle 10 senttiä.

Mitä on älykäs pöly? Video.

Tämän tietokoneen seuraajista, jotka tukevat radiokanavan kautta tapahtuvaa kommunikaatiota, voi tulla tulevaisuuden smartdust-laitteiden perusta. Siihen asti erillinen tietokone, jossa on optinen tietoliikenne, voi toimia tunnisteena tuotteen aitouden todistamiseksi. Sitä on mahdotonta väärentää, ja tietojen lukeminen älypuhelimella ei maksa mitään. Tällaisten tunnisteiden massatuotanto on Smartdustin perusta lähitulevaisuudessa.

Älykkään pölyn käsitteen esitteli Christopher Pister Kalifornian yliopistosta Berkeleystä vuonna 2001.

Termi "älykäs pöly", joka ei ole täysin tuttu korkealle teknologialle, viittaa pienoisantureisiin, joissa on laskentaominaisuuksia ja langaton kommunikaatio, sekä muisti tietojen tallentamiseen ja herkät elementit ympäristöparametrien mittaamista varten.
Smart Dust on täydellinen langattomien verkkojen järjestämiseen, joissa solmut kommunikoivat keskenään tarpeen mukaan. Tällaisessa verkossa on hajautettu laskentakyky, ja verkon kaistanleveys kasvaa sen koon kasvaessa. Itse anturien lisäksi anturiverkkoihin kuuluu myös joukko "yhdyskäytäviä". Viimeksi mainittuja tarvitaan keräämään, käsittelemään ja välittämään tietoa ympärillään olevilta antureilta. "Smart dust" -konseptin ensimmäisessä kehitysvaiheessa anturien valmistajat pyrkivät tiukasti pienentämään niiden kokoa. Niiden täytäntöönpanosta saadut kokemukset ovat kuitenkin osoittaneet, että miniatyrisointi ei ole aina tervetullutta teollisuudessa. Siksi ensimmäiset Intel Corporationin luomat näytteet "älykkäästä pölystä" ovat levyt, joiden mitat ovat 3 x 3 cm.
Toinen jo toteutettu uusien antureiden sovellus on vesihuoltojärjestelmien valvonta. Anturit asennetaan vesiputkiin ja ne ilmoittavat putken tärinästä ja ympäristön kosteudesta erityiseen yhdyskäytävään, joka sijaitsee jossain lampussa tai talossa sensorien langattoman tiedonsiirron alueella. Anturit saavat virtaa paristoista ja yhdyskäytävät verkosta. Bostonissa tällaista verkkoa käytetään jo menestyksekkäästi.

Toista sukupolvea "älykkäitä pöly-antureita" luodaan parhaillaan. Ne perustuvat 32-bittiseen XScale-prosessoriin, ja erityistä prosessoria käytetään tiedon pakkaamiseen ja turvallisuuden varmistamiseen. Uusien antureiden mitat ovat lähes kaksi kertaa pienemmät kuin edellisen sukupolven. Uusissa antureissa on suuri RAM- ja FLASH-muisti, ja ne voivat toimia sen perusteella käyttöjärjestelmä Linux. Lisäksi niissä on nopeat tiedonsyöttöominaisuudet esimerkiksi videokameroista.

Erillinen tutkimusalue on energiahuolto. Hankkeita on esimerkiksi 10x10 cm:n aurinkopaneeleiden antureiden tehostamiseksi, mahdollisuuksia muuttaa mekanismien värähtely sähköksi selvitetään. Uuden sukupolven antureiden avulla he suunnittelevat toteuttavansa ideaansa "proaktiivisesta tai ennakoivasta laskennasta".
Tähän asti tietokoneet tekevät vain sen, mitä ihmiset käskevät heidän tehdä. Mutta tulevaisuudessa tietokoneemme ennakoivat tarpeitamme itse ja toimivat itsenäisesti etujemme mukaisesti. Tietokone analysoi nykytilanteen, tekee ennakoivia laskelmia ja tarjoaa meille tiettyjä vaihtoehtoja mahdollisille lisätoimia, ja joissakin tapauksissa se jopa toimii itsestään, vapauttaen meidät tarpeesta suorittaa rutiinitoimenpiteitä.

Anturiverkot, jotka koostuvat monista itsenäisistä miniatyyreistä autonomisista laitteista, joissa on langattomat viestintäominaisuudet, pystyvät järjestäytymään itse verkossa ja olemaan vuorovaikutuksessa keskenään ja "keskuksen" kanssa, samalla kun niillä on vaikuttava luotettavuusmarginaali.

Älykäs pöly sotaan

Käsite "älykäs pöly" lainattiin Stanislaw Lemin tarinasta "Invincible", ja sitä pidettiin viime aikoihin asti kaukaisen tulevaisuuden asia. Se perustuu ajatukseen mikrorobotista - mekanismista, jonka koko mitataan millimetreinä tai jopa mikroneina. Yksi mikrorobotti, kuten yksi muurahainen, ei käytännössä pysty mihinkään. Kuitenkin monista heistä yhteen paikkaan koottuna muuttuu kuin miljardien trooppisten muurahaisten perhe, joka tuhoaa kaikki elävät asiat tiellään.

Yksi mahdollisia tapoja Sen sovellus, jonka amerikkalainen armeija keksi, on vihollisen tankkien päihittämiseen: mikrorobottien pilvi, joka kantaa panssariajoneuvon, ympäröi panssaroidun ajoneuvon ja räjähtää. Tai vihollisjoukkojen fyysinen tuhoaminen mikroräjähteillä. Lentokoneesta (tietysti miehittämätön) pudotettu pilvi etsii automaattisesti kohteita, jakautuu niiden tuhoamiseen tarvittavan kokoisiksi ryhmiksi, tarttuu niiden ympärille, tunkeutuu suojaamattomiin paikkoihin ja räjähtää samanaikaisesti. Tuloksena oleva volyymiräjähdys polttaa laitteiden ohjausjärjestelmiä ja tuhoaa suojatuimmat pommisuojit maksimaalisella tehokkuudella, joihin tavanomaiset aseet eivät pääse käsiksi.

Rauhanomaisemmat sovellukset, kuten tiedustelu ja vakoilu, vaativat paljon monimutkaisempia ohjelmistoalgoritmeja ja kykyä käyttää kehittyneitä valvonta- ja viestintälaitteita. Siksi asiantuntijoiden mukaan se tulee toteuttamiskelpoiseksi älypölyn avulla aikaisintaan vuosina 2014-2017. Toimintaskenaario tässä on seuraava. Tärkeän kohteen läheisyyteen hajallaan oleva pilvi liikkuu huomaamattomasti sitä kohti ja samalla valitsee optimaaliset paikat erikoistuneiden alipilvien sijoittamiselle. Videovalvontapilvi, jonka jokainen pölyhiukkanen edustaa erillistä pikseliä matriisista, jolla on kommunikaatiorajapinta naapureihinsa, pyrkii ottamaan paremman aseman tilan laajempaan yleiskuvaan. Virheet (tai kenties "kääpiöt") hallitsevat ääniä. Vaikein osa, tiedon siirto tiedustelupäämajaan, tuskin on mahdollista lähitulevaisuudessa ilman agentin lähettämistä sen lukevalla laitteella, kuten nykyaikaisissa RFID-järjestelmissä.

Entä Venäjällä?

Moskovan energiainstituutin nanokeskuksen johtaja Andrei Aleksenko raportoi huhtikuussa 2007 nanoaseiden jatkuvasta kehittämisestä Venäjällä. Hänen mukaansa tämän aseen tärkein etu on, että "sitä vastaan ​​ei ole muuta suojaa kuin nanosuojaus". Hän ei selventänyt venäläisten tutkijoiden työn ydintä vedoten kehityksen salaisuuteen.
Kansallisen turvallisuuden takaamiseksi Venäjän on kehitettävä kaksikäyttöistä nanoteknologiaa. Hänen mielestään tällainen kehitys auttaa suojelemaan rajoja sekä suojaamaan ihmisen aiheuttamilta katastrofeilta. Lopuksi niin sanottu "älykäs pöly" on täydellinen aluekartoitus, mutta se on mahdollista vain modernin mikro- ja nanoelektroniikan kehityksen myötä.

Putin puolestaan ​​vielä presidenttinä vuonna 2007 kehotti ensimmäistä varapääministeri Sergei Ivanovia valvomaan nanoteollisuuden kehittämiseen osoitettujen julkisten varojen oikeaa käyttöä. "Tämä on toiminta-alue, jolle valtio ei säästä kustannuksia", presidentti sanoi puhuessaan Kurchatov-instituutin tiedekeskuksessa pidetyssä kokouksessa.

Putin korosti sitten, että valtio "antaa paljon rahaa" näihin tarkoituksiin ja "se on investoitava niin, että se käytetään tehokkaasti ja tuottaa tuottoa". "On myös erittäin tärkeää tietää tavoitteet", Putin huomautti ja listasi sitten itse: "Nanoteknologia tulee varmasti olemaan keskeinen toimiala ultramodernien ja tehokkaiden sekä hyökkäys- että puolustusaseiden luomisessa. viestintää.”

Britanniassa 50 laitetta yhdistettiin parveksi.

Brittitutkijat esittelivät äskettäin kehitystään tällä alalla. Heidän tieteellinen kiinnostuksensa kohdistui muiden planeettojen tutkimukseen: hiekanjyvän kokoiset "älykkäät" laitteet, jotka lentävät tuulessa, voivat auttaa erityisesti Marsin tutkimuksessa.
Tällaisia ​​laitteita ovat muovikuorella päällystetty tietokoneen mikrosiru, joka pystyy muuttamaan muotoaan sähköisen impulssin vaikutuksesta ja liikkumaan siten käyttäjän määräämään suuntaan. Elektronien "pöly" voitaisiin sijoittaa avaruusluotainten nenään ja päästää muiden planeettojen ilmakehään, missä tuuli kuljettaisi sen.

Asiantuntijat Glasgow'n yliopistosta Skotlannista esittelivät tämän alueen kehityksen tuloksia kollegoilleen National Association of Astronomers -järjestön kokouksessa. Glasgow'n nanoelektroniikan tutkimuskeskuksen professori tohtori John Barker sanoo, että langattomien verkkojen avulla tällaiset millimetrin säteiset mikrolaitteet voitaisiin tarvittaessa muodostaa parveiksi. Barkerin mukaan sopivan kokoisia siruja ja laitteita on nykyään olemassa.

Jos käytät tiettyä sähkövaraus Jos "rypistät" tällaisen laitteen polymeerikuoren, pölyhiukkanen nousee korkeammalle, ja jos litistät sen, se laskee. Ja langattomat verkot mahdollistavat mikrolaitteiden yhdistämisen "parveiksi", ja tohtori Barker ja hänen kollegansa loivat matemaattinen malli Tämä prosessi.

"Olemme nähneet, että useimmat hiukkaset voivat vain "puhua" lähimpien naapuriensa kanssa, mutta kun niitä on paljon, ne voivat kommunikoida paljon suurempia etäisyyksiä pitkin", skotlantilainen tiedemies selitti. "Simuloinnin aikana onnistuimme yhdistämään 50 laitetta yhdeksi parveksi - ja onnistuimme siinä kovasta tuulesta huolimatta."

Tiedemiehet ovat jo osoittaneet "älykkään pölyn" kyvyt, joihin - useiden kuutiosenttimetrien tilavuuteen - mahtuu antureita, energialähteitä, digitaalisia viestintälaitteita ja verkkosoluja. Mutta jos niitä käytetään muiden planeettojen tutkimiseen, ne tarvitsevat antureita, ja nykyiset kemialliset anturit ovat liian suuria mahtuakseen lentävään elektroniin "hiekanjyvääseen". Tutkijat toivovat kuitenkin, että paljon pienempiä antureita ilmestyy tulevina vuosikymmeninä.

Huhtikuussa 2007 John Barker tutki mahdollisuutta tutkia Marsin pintaa käyttämällä erilaisia ​​miniatyyrillisiä langattomia antureita, "älykästä pölyä", jotka voivat liikkua pinnan poikki pisteestä toiseen muuttaen muotoaan. Dr. Barker kehitti tietokonemallin, jolla hän tarkasteli 30 tuhannen pienoiskoossa olevan anturin liikettä Marsin pinnalla. Jokainen mallin laite pystyi määrittämään sijaintinsa ja myös muuttamaan muotoaan vaihtaen sileän pinnan epätasaiseksi ja päinvastoin. Sileän muotoiset anturit voidaan helposti poimia ja kantaa Marsin tuulen mukana, ja saatuaan epätasaisen muodon ne putoavat jälleen Marsin pinnalle ympäristön vastustuskyvyn lisääntymisen vuoksi. Siten laitteiden muotoa muuttamalla voidaan ohjata niiden liikettä. Laskentatulokset osoittivat, että noin 70 % antureista pystyy onnistuneesti kattamaan tietyn 20 kilometrin pituisen reitin.

Samaan aikaan planeettojen välinen tutkimus ei ole kaukana ainoasta älypölyn sovellusalueesta. Muita voisi olla mikrolaitteiden käyttö tiedon keräämiseen taistelukentällä tai niiden upottaminen sementtiin siltojen, rakennusten ja muiden rakenteiden "terveyden" seuraamiseksi sisältä käsin.

venäläinen ratkaisu.

Robotit voivat kuitenkin tehdä myös rauhanomaisia ​​tehtäviä, esimerkiksi tutkia maata lähellä olevaa avaruutta mikrosatelliittiparvien avulla. Tämä herättää vaikean ongelman: kuinka hallita useita mekanismeja samanaikaisesti. Kuvitellaan, että kymmeniä tuhansia robotteja on ohjattava yhdestä keskuksesta. Siellä pitäisi olla tehokas supertietokone, joka pystyy seuraamaan jokaisen robotin sijaintia ja antamaan sille ohjeita. Tämä vaatii valtavasti aikaa, ja lisäksi se on erittäin vaarallista: ohjauskeskus voi epäonnistua. On paljon helpompaa mahdollistaa jokaisen robotin hyväksyminen itsenäisiä päätöksiä ja koordinoimaan toimintansa naapureidensa kanssa.

Taganrog Radio Engineering Instituten venäläisten tutkijoiden vuonna 2003 keksimä toiminta-algoritmi on seuraava. Ensinnäkin robotit muodostavat yhden pilven. Hänelle kerrotaan kohteiden koordinaatit. Jokainen robotti, tietäen koordinaattinsa ja kohteiden koordinaatit, valitsee lähimmän kohteen ja päättää siirtyäkö sitä kohti. Tätä varten hän selvittää, kuinka monta robottia on jo matkalla kohti tätä tavoitetta. Jos niiden määrä on riittävä, hän alkaa etsiä toista kohdetta tai jää reserviin. Jos ei, se päättää hyökätä ja ilmoittaa siitä naapureille. Joten pilvi hajoaa hyvin nopeasti fragmenteiksi, klustereiksi, jotka liikkuvat kohti tavoitteitaan.

Klusterointiprosessi on uusittava säännöllisesti. Tämä on välttämätöntä toimintaympäristön muutosten huomioon ottamiseksi. Jos esimerkiksi robotti putoaa pelistä, pilven pitäisi tietää se ja korvata se nopeasti vararobotilla. Samalla tavalla sinun on otettava huomioon muutokset kohteen koordinaateissa - se voi siirtyä liian kauas joistakin klusterin roboteista. Tämä tarkoittaa, että hänen luokseen on tuotava lisävoimia.

Tietokonesimulaatiot ovat osoittaneet, että ehdotettu lähestymistapa on erittäin tehokas, ja mikrorobottien päätöksentekoalgoritmi on niin yksinkertainen, että se voidaan helposti toteuttaa näiden miniatyyriolioiden pienissä elektronisissa aivoissa. Lisäksi koko menettely osoittautuu erittäin joustavaksi, joka pystyy nopeasti ottamaan huomioon sekä mikrorobottien katoamisen että muutokset kohteiden käyttäytymisessä.

Yhdysvallat testaa jo aktiivisesti "älypölyä".

Niin sanotun "älypölyn" kehitystyötä tehdään myös Yhdysvalloissa. Vuonna 2002 Berkeleyn Kalifornian yliopiston Intel Researchin johtaja Hans Mulder sanoi, että ne olivat "mikroskooppisia, omatehoisia anturilaitteita, joissa on langattomat viestintäominaisuudet". Hänen mukaansa laitteet ovat jo olemassa, ja lisäksi niitä testataan.

Tulevaisuudessa tuhannet näistä edullisista langattomista antureista, jotka sijoitetaan useisiin eri paikkoihin, verkotetaan itsestään ja saavat virtansa sisäänrakennetuista virtalähteistä muutaman vuoden sisällä. Sillä välin anturiverkot voivat koostua vain muutamasta sadasta "pölyhiukkasista", koska nämä laitteet jäävät liian kalliiksi ja niiden käyttöaika on vain muutama päivä. Mulderin mukaan suurin este anturiverkkojen laajalle leviämiselle on virtalähteiden korkea hinta, joka maksaa noin 150 dollaria.

Yhdysvaltain armeija aikoo käyttää miljardeja dollareita älypuhelimen toteuttamiseen. He uskovat, että se on sen arvoista - "älykäs pöly", joka koostuu nanoroboteista, jotka on pudotettu vihollisen alueelle, voi aiheuttaa suurta vahinkoa viholliselle. Robotit tuottavat omaa lajiaan romumateriaalista ja vakoojista välittäen tietoa päätietokoneelle ja keskuksen käskystä lähtevät hyökkäykseen: ne tunkeutuvat vihollissotilaiden ruumiisiin (tappaavat heidät tai yksinkertaisesti pysäyttävät heidät), pysähtyvät mitä tahansa moottoria, ohjaa signaalia uudelleen tai yksinkertaisesti räjähtää tuhoten laitteita ja työvoimaa laajalla alueella. Mulder sanoi, että amerikkalaiset tutkijat ovat kehittäneet useita anturiverkkoja "älykäs pöly" -periaatteella. Yhtä verkkoa testataan taistelussa Afganistanissa, jossa Yhdysvaltain armeija on lähettänyt useita tuhansia antureita seuraamaan sotatarvikkeiden liikkeitä. Toista verkkoa käytetään Wild Duck Islandilla Mainen osavaltiossa, jossa tutkijat käyttävät sitä tutkiessaan pentujen vaeltamista, ja toinen on osa Berkeleyn maanjäristyssimulaattorijärjestelmää.

"Smart Dust" on jo myynnissä

Dust Networks, jonka tekninen johtaja on Kristopher Pister, yksi älykkään pölyn - erittäin pienten laitteiden hajautettujen verkkojen, jotka tukevat langatonta tiedonsiirtoa - konseptin pioneereja, on tuonut ensimmäisen tuotteensa markkinoille. Ensimmäinen älykäs pölytestisarja, nimeltään SmartMesh, koostuu 12 pienoislaitteesta, joita kutsutaan "moteiksi". Koko paketin hinta, mukaan lukien itse laitteet ja ohjelmistot, on 4 950 tuhatta dollaria.

Linkitetyt laitteet langattomat linjat lähettää tietoja ja lähettää tietoja antureista, jotka valvovat lämpötilaa, tuulen nopeutta, kosteutta tai muita parametreja. Ne ovat pohjimmiltaan akkukäyttöisiä langattomia reitittimiä. Niiden avulla voit luoda esimerkiksi ohjausjärjestelmiä tuotantoprosessit tai turvajärjestelmiä. "Pölyhiukkasten" tiedonvaihtonopeus on suhteellisen alhainen, mikä mahdollistaa alhaisen virrankulutuksen ja tehon autonomisista lähteistä. Tämä puolestaan ​​voi merkittävästi alentaa niihin perustuvien käyttöjärjestelmien kustannuksia, koska tehonsyöttöverkkoja ei tarvitse johdottaa ja tarjoaa myös ennennäkemättömän järjestelmän joustavuuden.
SmartMesh on "kerros", jonka avulla voit järjestää tiedonvaihdon kahden muun "kerroksen" - anturien - välillä. tietojärjestelmä, jossa ne toimivat, toisaalta. Jokainen "pölypilkku" edustaa solmua langaton verkko tiedonsiirto erittäin alhaisella virrankulutuksella. Tietoa siirretään solmusta solmuun samalla tavalla kuin Internetissä - paitsi että älykäs pölyjärjestelmä käyttää eri tiedonsiirtoprotokollaa TCP/IP:n sijaan, josta on tullut alan tosiasiallinen standardi. Toinen ero on, että tekniikka on kehitetty pitämään laitteet pois päältä suurimman osan ajasta. "Jos pidät radion päällä koko ajan", Chris Pister kohtuudella huomauttaa, "paristot kestävät vain muutaman viikon." Uusi tekniikka on mahdollistanut upean tuloksen saavuttamisen - yksikin "pölyrä" AA-paristoissa voi kestää kolme vuotta ilman niitä vaihtamatta. Ohjelmisto Mottien mukana toimitettu Business 2.0 mahdollistaa verkon järjestämisen itse ja varmistaa näin alhaisen virrankulutuksen.

Kehityksen tekijöiden mukaan "älykkään pölyn" käsitteen yleistyessä valmistajat alkavat varustaa kirjaimellisesti jokaista yksityiskohtaa, laitetta ja huonetta antureilla, mikä avaa mahdollisuuden seurata ja hallita monenlaisia teknisiä prosesseja tai esimerkiksi energiankulutus reaaliajassa. Tämä mahdollistaa erityisesti tuotannon tehokkuuden lisäämisen, luotettavampien turvajärjestelmien luomisen (varustaa koko suojattu kehä tärinäantureilla) ja parantaa pellon tuottavuutta (sijoittamalla kosteus- ja happamuusantureita jokaisen kasvin maaperään).
Älykkään pölyn idean saaminen henkiin vaati huomattavia investointeja. Dust Networks sai kehitystyöhönsä yhteensä yli 7 miljoonaa dollaria yrityksiltä, ​​kuten Foundation Capitalilta, Institutional Venture Partnersilta. Yksi heistä oli CIA:n rahoittama riskipääomayhtiö In-Q-Tel. Dust Networks ei ole vielä toimittanut tietoja siitä, kuinka paljon suuret teolliset "älykkäät pölyverkot" maksavat asiakkaille.

Lähitulevaisuudessa.

Yleensä on olemassa monia skenaarioita, joissa anturiverkkoja voidaan käyttää järkevästi: viinitarhan tilan valvonnasta (kosteus, lämpötila, kypsyys, haitallisten hyönteisten esiintyminen) täysimittaiseen turvajärjestelmään, joka voi hallita kirjaimellisesti kaikkea: loukkaajien läsnäolosta valvotulla alueella ilmakehän säteilyn ja myrkyllisten aineiden tarkkailuun. Ihannetapauksessa tulevaisuudessa kaikki varustetaan antureilla - kaupunkirakennuksista ja autoista ihmiskehoon.

Amerikkalaiset fyysikot ovat havainneet, että nanoputki resonoi radiokentän kanssa. Tämän perusteella rakennettiin vastaanotin, joka pystyy vastaanottamaan signaaleja ulkopuolelta noin 300-400 megahertsin taajuudella, eli putken radioaluetta voidaan säätää. Putki toimii sekä antennina että vastaanottimena. Anturiverkkojen seuraava haaste tulevaisuudessa on niiden toteuttaminen mikro- ja nanomittakaavassa. Ihmiskehoon, rakennukseen, rakenteeseen ja niin edelleen. Kymmenen vuoden kuluttua nanoteknologia ja nanolähettimet tulevat jokapäiväiseen elämäämme.

← Vanhempi viesti

"Ajatteleva ruoko" on kuuluisa ranskalainen filosofi, luonnontieteilijä ja kirjailija Blaise Pascal, joka kuvaa ihmiskunnan henkistä kokonaispotentiaalia. Nykyään näyttää siltä, ​​​​että amerikkalaiset tutkijat ovat keksineet uuden, samanlaisen määritelmän kollektiiviselle tekoälylle - "älykäs pöly"!

Huomaa, että "älykkään pölyn" käsite on smartdust Amerikkalainen tutkija Christopher Pister Kalifornian yliopistosta otti sen tieteelliseen käyttöön vuonna 2001. Kuitenkin jo ennen tätä, nimittäin vuonna 1992, perustettiin Yhdysvaltoihin DARPA:n alaisuudessa Microsystems Technology Bureau (MTO), jonka tarkoituksena oli luoda kompakteja mikroelektronisia ja fotonisia laitteita, kuten esimerkiksi mikroprosessoreita, esim. sekä erilaisia ​​mikroelektromekaanisia järjestelmiä Työtä tehtiin erittäin aktiivisesti, minkä seurauksena Sandia National Laboratoryssa syntyi samalla 90-luvulla malli MARV (Miniature Autonomous Robotic Vehicle) -robotista, jonka tilavuus oli vain noin kuutiotuuma.

Lisäksi, kuten sanotaan - enemmän ja jo vuonna 2000 sen kokoa pienennettiin neljä kertaa! Lisäksi koostaan ​​huolimatta "koneessa" on prosessori, jossa on 8 KB muistia, lämpötila-anturi, mikrofoni, videokamera ja kemiallinen anturi. Jatkossa tämä robotti suunniteltiin varustaa langattomalla tiedonsiirrolla, jotta useat näistä mikroroboteista voisivat yhdistyä ratkaisemaan jonkin yleisen ongelman.

No, sitä tarvitaan esimerkiksi ehkä jotta (kuten amerikkalainen armeija olettaa) peittääkseen esimerkiksi tankin pilven muodossa, tunkeutuakseen sitten halkeamien ja vuotojen läpi ajoneuvon sisällä ja sitten räjähtää käskystä! Lisäämällä tällaisia ​​mikroantureita lentokoneissa käytettävään maaliin, voimme saada tietoa sen pintojen kunnosta. Ja jos ne maalataan sisätiloissa, ne voivat ilmoittaa tulipalosta, savusta ja jopa ylimääräisestä hiilidioksidipitoisuudesta. Tietenkin tällainen maali tulee olemaan huomattavasti tavallista kalliimpaa, joten sen käyttö asuintiloissa ei ole kovin lähellä tulevaisuutta, mutta ydinsukellusveneissä ja voimalaitoksissa sitä voidaan käyttää kirjaimellisesti huomenna - kyse on vain "pienistä asioista" - luoda tällaisia ​​mikrolaitteita ja antaa niille virtaa. Muuten, kuutiomillimetrin mittainen näyte, joka on varustettu lämpötilalla, liiketunnistimella ja radiosignaalilähettimellä, on jo olemassa. Mikä on yksi millimetri?!

On houkuttelevaa, sanoo Seattlessa sijaitsevan Washingtonin yliopiston Sensory Systems Laboratoryn johtaja Joshua Smith, peittää kaikki ympärilläsi tällaisilla antureilla ja ohjeistaa niitä seuraamaan meitä kiinnostavia ilmiöitä ja kohteita. Mutta tässä syntyy heidän energiansaannin ongelma. He työskentelevät kuitenkin myös tämän ongelman parissa tänään ja useaan suuntaan kerralla. Nämä voivat olla pieniä aurinkopaneeleja, jotka sijaitsevat suoraan näiden pienten robottien "takalla", tai lämpösähkögeneraattoreita, jotka muuttavat lämmön sähkövirraksi.

Työ "älykkään pölyn" parissa on käynnissä paitsi ulkomailla myös Venäjällä. Erityisesti Taganrog State Radio Engineering Instituten tutkijat ovat luoneet matemaattisen mallin, jonka avulla on periaatteessa mahdollista ymmärtää, kuinka tällaisten mikrorobottien pilviä ohjataan ja kuinka niiden kaikkien tulisi toimia yhdessä tehtävän suorittamiseksi. Aluksi ne muodostavat yhden massan, joka saa tehtävän ohjaustietokoneelta. Jokainen robotti määrittää koordinaattinsa ja kohteen koordinaatit ensinnäkin, kuinka monta robottia on lähimpänä sitä ja onko niitä tarpeeksi tehtävän suorittamiseen. Jos "kyllä", hän etsii toista tavoitetta, jos "ei", hän kiirehtii kohteeseen. Näin muodostuu robottiryhmiä, joista jokainen suorittaa oman tehtävänsä.

Kaunis ratkaisu varmasti, mutta se, kuten tieteessä usein tapahtuu, aiheuttaa aivan toisenlaisen ongelman. Tosiasia on, että näiden mikromoottien yhdistäminen ohjauskeskukseen ja toisiinsa vaatii valtavan energiankulutuksen. Ratkaisu näyttää kuitenkin jo löytyneen, ja tohtori John Baiker Glasgow'n nanoelektroniikkakeskuksesta. Hänen mielestään tietoa robotista toiseen voidaan siirtää ketjua pitkin, mikä vähentää merkittävästi energiakustannuksia.

Kuvittele maailma, jossa langattomat laitteet suolakiteen kokoinen. Nämä "kääpiöt" on varustettu autonomisella virtalähteellä ja laskentateholla. Lisäksi on kameroita ja mekanismeja langattomaan tiedonsiirtoon. Tällaisia ​​mikroelektromekaanisia järjestelmiä (MEMS) kutsutaan älykkääksi pölyksi. Ja pian ne saattavat "leviää" naapurustossa. Selvitetään mikä se on ja missä "pölypilkkuja" käytetään.

Mitä älykäs pöly voi tehdä?

MEMS on varustettu pienillä antureilla, jotka havaitsevat kaiken valonvaihteluista lämpötilavärähtelyihin. Pienen kokonsa ansiosta laitteet voivat jäädä roikkumaan avaruuteen pölyhiukkasten tavoin. He voivat:

• kerätä valtavia tietomääriä, mukaan lukien kiihtyvyys, jännite, paine, kosteus, ääni ja paljon muuta;
• käsittele kaikki tämä sisäänrakennetun tietokoneen avulla;
• tallentaa tietoja muistiin;
• lähettää tietoa langattomasti pilveen, tukikohtaan tai muihin "pölyhiukkasiin".

Mikroskaalan 3D-tulostus

Pölykomponenttien tulostaminen kaupallisesti saatavalla 3D-tulostimella tekee tekniikasta saatavilla. Aiemmin olemme tarkastelleet yksityiskohtaisesti tekniikan käyttöä ihmiselämän eri alueilla.

Pienoistunnistimien optiset linssit mahdollistavat erittäin korkealaatuisten kuvien saamisen. Nyt emme voi edes kuvitella sitä.

Älykkään pölyn käytännöllinen sovellus

Smart dustin kyky kerätä ympäristötietoa uskomattoman yksityiskohtaisesti vaikuttaa moniin asioihin. Se on kuin Internet of Things (IoT) -teknologia kerrottuna miljardeilla. Tässä on vain muutamia esimerkkejä käytännön sovellusälykästä pölyä.

• Seuraa viljelykasveja huolellisesti kastelun, lannoituksen ja hyönteisten torjunnan tarpeen määrittämiseksi.
• Valvontalaitteita, jotta ne huolletaan ajoissa.
• Tunnista puutteet ja korroosio ennen järjestelmävikaa.
• Ihmisten ja tuotteiden valvonta turvallisuussyistä.
• Mittaa kaikkea mitä voidaan mitata. Ja melkein kaikkialla.
• Tuotteiden toimituksen valvonta valmistajalta myymälään, mukaan lukien kuljetus millä tahansa tavalla.
• Sovellus lääketieteessä: diagnoosi ilman leikkausta. Ja myös laitteiden hallinta, jotka auttavat vammaisia ​​olemaan vuorovaikutuksessa työkaluilla, jotka auttavat heitä elämään itsenäisesti.
• Kalifornian yliopiston Berkeleyssä tutkijat ovat julkaisseet paperin älypölyn mahdollisuuksista. Jos se istutetaan niin, että se "ripottaa" aivot, voit saada palautetta sen toimivuudesta.

Miksi älypöly on vaarallista?

Edelleen on ongelmia, jotka haittaavat älypölyn laajaa käyttöä. Tässä on muutamia niistä.

Luottamuksellisuus

Asiantuntijat ovat huolissaan MEMS-tietosuojaongelmista. Älylaitteet voivat tallentaa mitä tahansa, mitä ne on ohjelmoitu tallentamaan. Pienen kokonsa vuoksi niitä on vaikea havaita. Ja täällä voit laittaa mielikuvituksesi päälle aiheesta: entä jos älypöly joutuu vääriin käsiin...

Ohjaus

Miljardit älykkäät pölyhiukkaset leviävät helposti valitulle alueelle. Eikä niiden kokoaminen tarvittaessa ole helppoa.

Pölyhiukkasia on niiden koon vuoksi vaikea havaita. Ja kaikki hiukkaset ovat "jauheista" - ja vielä enemmän. Lisäksi jopa pieni määrä "havaitsemattomia elementtejä" jatkaa tiedon vuotamista.

Hinta

Tämä on uutta tekniikkaa. Siksi sen toteuttamiskustannukset ovat erittäin korkeat. Älypöly on monien ulottumattomissa, kunnes kustannukset laskevat.

Älykäs pöly tuhoaa maailman?

MEMS-teknologia voi haitata taloutta ja koko maailmaa. Tätä mieltä ovat ne, jotka ovat kehittäneet sitä vuodesta 1992 lähtien. Samaa ajatusta tuetaan suuret yritykset jotka ovat panostaneet tutkimukseen. Niitä ovat General Electric, Cargill, IBM, Cisco Systems.

Siksi on tärkeää poistaa kaikki "vaaralliset" hetket sen sijaan, että "levittää" älypölyä kaikkialle.