Smart Dust: Шаң адамға көмектесу үшін жеткілікті ақылды. Ақылды шаң дегеніміз не және оның таралуы қоршаған әлемді қалай өзгертеді Ақылды шаң

IPLIT RAS және «LINTECH» зияткерлік зерттеулер зертханасы дамып келеді бөлінген технология сенсорлық желілер (RSS). Біздің еліміз үшін PCC индустриясын дамытуда бұрын-соңды болмаған серпіліс жасау қаншалықты шынайы екендігі туралы, дейді LINTECH LLC бас директоры. Юрий Аурениус.

Өкінішке орай, технологиялық прогрестің стратегиялық маңызды салалары бар, оларда Ресей қайта құру, 90-шы жылдардағы хаос және 21-ші ғасырдың басында саяси тұрақтылық орнату кезеңдерінде Батыстан үмітсіз артта қалды және әлеуетті тез иеленді. Азия жолбарыстары.

Мұндай ғылым салаларының қатарында микроэлектроника, техникалық кибернетика, робототехника және басқа да көптеген салалар елдер экономикасының 5-ші технологиялық тәртіптегі өнеркәсіпке көшуіне негіз болып табылады. Телекоммуникациялар мен коммуникациялық технологиялардың дамуын ерекше атап өтуге болады, оларда басқарудың тиімділігі мен ең маңызды өндірістік объектілерді, сондай-ақ аталғандардың бүкіл кешенін бақылау сапасы. Ұлттық экономика.

Біз ең озық және ең тиімді байланыс құралы ретінде қабылдайтын Wi-Fi және Bluetooth стандарттары ең заманауи және сенімділіктен алыс екенін мойындаған жөн. Әлемде жаппай практикалық қолдануға көбірек енгізілуде таратылған сенсорлық желілер (RSN), «ақылды шаң» ретінде жұмыс істеуге дайын - өздерін біртұтас зияткерлік желіге біріктіріп, мыңдаған мақсатты параметрлер бойынша пәтерлерді, тұрғын үйлерді, бүкіл қалаларды және тіпті континенттерді басқарады.

Олар қолданыстағы сымсыз желілерге қарағанда ондаған есе сенімдірек, олар адамның араласуынсыз немесе мүлдем жоқ өмірлік маңызды міндеттердің үлкен ауқымын автоматты түрде шешуге арналған жүйелерді жасауға мүмкіндік береді. Бұл технологиялық олқылықтың орнын толтырып, Ресейді сымсыз телекоммуникация саласындағы озық инновациялар пойызының соңғы вагонына итермелеуге әлі де мүмкіндік бар.

Отандық ZigBee чиптерін дамытудың ең перспективалы жобасыжәне оларды әртүрлі салаларда белсенді пайдалану үшін бағдарламалық қамтамасыз етуді Лазер және институтының командасы деп атауға болады ақпараттық технологияларРҒА (Шатура) және «LINTECH» зияткерлік зерттеулер зертханасы. Біздің еліміз үшін PCC индустриясын дамытуда бұрын-соңды болмаған серпіліс жасау қаншалықты шынайы екендігі туралы, дейді LINTECH LLC бас директоры. Юрий Аурениус.

─ Юрий, айтшы, саусағыңда айтқандай, бұл технологияның ерекшелігі неде? Сенсорлық желілер - ғылыми фантастика сияқты естіледі ...

– Техникалық директорымыз Игорь Воронин Ресейдегі РКС саласындағы жетекші мамандардың бірі екенін айтса жақсы болар еді. Сенсорлық желілердің көптеген мүмкіндіктері мен артықшылықтары бар. Мүмкін, екі негізгісі бар - сенсорлық желінің кездейсоқ орналасқан модульдері бірден бір желіге дербес ұйымдастырылған. Ал екіншісі, Wi-Fi және Bluetooth «жұлдыз» технологиясы арқылы құрастырылған - бұл бір нүкте бәріне таратады. желі параметрлеріжәне басқа да «бала» құрылғылар оған бекітілген, ал ZigBee стандартты желісі аралас желіге айналуға қабілетті, оның өзі кездейсоқ қосылымдармен құрылымға айналады. Сенсорлық желі MESH болып табылады. Көрнекі түрде бұл жұлдыз емес («нүкте-көп нүкте»), бірақ балық аулау торы - яғни. мұндай желінің әрбір элементі қажетті байланысты құра отырып, көптеген көрші элементтермен өзара әрекеттеседі. Бұл деректерді берудің бірнеше есе жоғары сенімділігін қамтамасыз етеді. Оған қатысушылар неғұрлым көп болса, соғұрлым деректерді беру сенімділігі артады. Желі өзінің негізгі функционалдығын сақтай отырып, белсенді құрылғылардың 40% жоғалуы мүмкін. Қолдану аясы іс жүзінде шектеусіз - қарапайым тұрмыстық техникадан маңызды бақылау және өмірді қамтамасыз ету жүйелеріне дейін.

Бірақ бір стандартты модульдерді бір желіге қосу ең қиын міндет емес. Бұл автоматты түрде орын алады. Әрі қарай, әрбір мұндай желінің әртүрлі талаптары бар - кейбіреулер деректерді нүктелерден орталыққа жиі жіберуді қажет етеді, басқалары - сағатына бір рет, үштен бірлеріне берілген ұзақтықпен деректерді тасымалдауға кепілдік беріледі, төрттен бірі жылына бір рет қосу міндеті болуы мүмкін. өрт кезінде және деректерді беру, ал қалған уақытта «ұйықтау» - батареяларды ауыстырмай-ақ желінің максималды өнімділігі болуы керек. Әртүрлі тапсырмалар әртүрлі желі талаптарымен шешіледі. Бұл желі құрамдастарының өзара әрекеттесуі үшін әртүрлі хаттамалар мен алгоритмдерді тудырады - бұл жағдайда құнды энергияны ысырап етпеу үшін барлық сенсорларды бір уақытта қалай «ояту», ақпаратты жіберу, содан кейін қайтадан ұйықтап кету. Немесе, керісінше, деректерді жинау және өңдеу үшін орталық түйінге деректерді жинауға және беруге кепілдік беру үшін олар қандай схемаға сәйкес қосылуы және ұйықтауы керек.

Желі түйіндерден тұрады - деп аталатын. мотов. Әрбір түйін – трансивер, командаларды өңдейтін негізгі чип (микропроцессор), заманауи автономды қоректендіру блогы және сенсордың қандай да бір түрі болып табылатын бағдарламалық-аппараттық құрылғы. Білмесең сенсор орысша айтқанда сенсор. Әрбір осындай мото бірнеше түрлі сенсорларға қосылуы мүмкін. Бір түйінге қанша сенсор қосылса, соғұрлым әртүрлі параметрлерді өлшей аламыз, бірақ сонымен бірге батарея қуатын тұтыну артады. Сенсорлар әдетте стандартты түрде пайдаланылады. Бұл температураны, қысымды, ылғалдылықты, жарықтандыруды, дірілді, шуды, кеңістіктегі жағдайды (инклинометрлер), айналымдар санын (кодерлер), радиацияны, көміртегі оксидін (CO / CH) өлшеулері. Датчиктерден басқа, басқарылатын жетектерді де орнатуға болады. Содан кейін желінің әрбір түйіні қазірдің өзінде жұмыс істей бастайды " ақылды үй«- қажетті ақпаратты жинайды және оны өңдеуге береді, содан кейін орталықтан «бақылау сигналын алады» және оны жетекке өңдеуге береді. Жүйенің сенімділігіне ешқандай сымдар мен күмән тудырмайды.

Датчиктер де арнайы әзірленген болуы мүмкін. Бірақ бұл жағдайда түйіннің құны күрт өседі. Әдетте желіні құру үшін ондаған түйіндер пайдаланылады, сенсорлар стандарттыларын қолдануға тырысады. Олар жаппай өндіріске байланысты арзанырақ, техникалық қызмет көрсетуге немесе тез ауыстыруға болады - ең бастысы қажетті параметрлерді қанағаттандыру. Желіде үйлестірушілер бар - желі синхрондауының негізгі функцияларын орындайтын көбірек «ақылды» моттар, қосылған кезде олар барлық қол жетімді құрылғыларды сұрайды және олардың негізінде желі құрады. Аралық түйіндер бар - қайталағыштар, немесе маршрутизаторлар. Ал үшінші деңгей - соңғы құрылғылар. Оларға сенсорлар бекітілген. Желі қайталағыштар арқылы құрылады, олар арқылы жиналған деректер пакеттерде беріледі және олардың барлығы бір жинау нүктесіне түседі. Құрылғылар арасындағы қашықтық, әдетте, қазіргі уақытта 100 метрден аспайды. Бір-бірімен 1 км қашықтықта байланысатын чиптер әзірленіп, сатылымға қойылғанымен. Рас, сонымен бірге, егер сигнал үлкенірек қашықтыққа таралса, батареяның көп тұтынылатынын, желі энергияны тезірек жұмсайтынын түсіну керек. Сенсорлық желілер үшін арнайы операциялық жүйелер бар - бұл TinyOS және барлық әзірлемелер әдетте C тілінде, Linux-қа ұқсас операциялық жүйелерде жүзеге асырылады.

─ Уау! Осындай желінің көмегімен үлкен кеңістіктерді басқаруға болады екен?

─ Бірақ сонда! Егер, мысалы, 64 мың фишка 1 километр қашықтықта орналасса, онда бірінші және соңғысы қайтадан 1 км қашықтықта болады. Өйткені біз бүкіл жер шарын осылай айналамыз. Рас, мұндай жаһандық эксперименттерді әлі ешкім жүргізген жоқ, бірақ сенсорлық желі көше жарығын басқару үшін қазірдің өзінде қолданылады, мысалы, Англияда.

─ Сізде практикалық мысалмен көрсететін нәрсе бар ма?

– Бүгінде бізде сынақтық пайдалану кезеңінде бірнеше жоба бар. Мысалы, өнеркәсіптік мониторинг саласындағы жоба. № 5 Шатурская ГРЭС аумағында № 1–6 блоктардың қоректендіру сорғыларының рециркуляциялық желісінде жылу бақылауды жүзеге асыру үшін DCN желісі орналастырылды. Зерттелетін аумақтағы құбырдың температурасы қалыпты жағдайда 230°С. Өлшеу дәлдігі 5–10 градус, өлшеулер әрбір 10 секунд сайын қабылданады. Мұндай технологиялық бақылауды тек энергетикалық кәсіпорындарда ғана емес, сонымен қатар аудандық қазандықтарда, электр қалқандарында, химиялық өндірістерде де жүргізуге болады, өйткені ПЦК-ның артықшылығы бар: жылдам орнату, қарапайымдылық және техникалық қызмет көрсетудің қарапайымдылығы.

Тұрғын үй-коммуналдық шаруашылық жүйесінде сенсорлық желілерді пайдалануға үлкен көңіл бөлеміз. Біз қазірдің өзінде бірнеше қалаларда дамып жатырмыз және коттедж ауылдарықала маңы. Мен бұл даму бағытын дабыл және қауіпсіздік жүйелерімен қатар ең перспективалы деп санаймын. Әлбетте, RSS, лифт және инженерлік бақылауды қолдану арқылы барлық қалалық тұрғын үй-коммуналдық шаруашылықты басқаруды ұйымдастыруға болады. техникалық құрылғылартұрғын үй және әкімшілік ғимараттар, есеп айырысу үшін қажетті есепке алу аспаптарынан мәліметтер жинау, дабыл жүйелерінің барлық түрлері (күзет, өрт сөндіру) және күзет (қорқыту түймелері, кілттер) және т.б. PCC негізіндегі ішкі инженерлік жүйе апат немесе ағып кету жағдайында көмектесуі өте маңызды. автоматты режимағып кету орны туралы кезекші диспетчерге хабарлай отырып, үш жақты клапанды жабыңыз, осылайша құбырдан судың апаттық ағып кетуіне жол бермеңіз. Сондай-ақ желдетуді бақылауға болады - үй-жайлардағы ылғалдылық пен температура. Егер бұл жүйелер түзетілсе - шығындар минималды, әрбір пайдаланушы үшін параметрлердің икемділігі - мұның бәрі тарифтердің төмендеуіне, сақтандыру компанияларының қызығушылығына және т.б. …

Дәрі– науқастарды қашықтан бақылау. MONIKI функционалдық диагностика бөлімінде науқастарды бақылау жүйесін енгізу жоспарлануда. Ауруханадағы науқастар қысымды, температураны және жүрек жұмысын өлшеу үшін білезік түріндегі сенсорларды киеді. Олар деректерді орталық серверге жібереді, онда емдеуші дәрігер пациенттің жағдайы туралы ақпаратты – XBee рекордері арқылы ала алады. Пациенттердің кейбір санаттарына, мысалы, үйде ақылы медициналық бақылау қызметін көрсетуге болады. Бұл жағдайда PCC жинағы пациентке берілген шлюз деректерді сақтау серверіне қосылатындай етіп орнатылады. Науқас орталық деректер жинау нүктесінің қол жеткізу радиусында қала отырып, қозғала алады. Содан кейін науқастың аса қауіпті жағдайы туындаған жағдайда дабыл сигналы орталық серверге түседі, өңделеді және мамандарға дабыл сигналы беріледі, емдеуші дәрігерге шешім қабылдау үшін пациент туралы толық деректер көрсетіледі. қажетті әрекеттер.

«Росатоммен» бірге біз ядролық қауіпті нысандардың радиациялық мониторингін жүргізу мәселесін зерттей бастадық. Жұмыс істеп тұрған ядролық зерттеу қондырғылары (РҰҚ) ғимараттарының және басқа да ядролық қауіпті объектілердің жай-күйін бақылау жүйесі үшін РҚҚ пайдалану мүмкіндігі, перспективалары және мәселелері бойынша зерттеулер жүргізілуде. RCC Димитровградтағы RNU RIAR ғимараттарының үй-жайларының бір бөлігіне орналастырылды және нақты жағдайларда жүйенің әрекетін зерттеу жүргізілді. Радиациялық фонның жоғарылауы әсерінен жүйенің сенімділігінің мәселелері, РҚК түйіндерін байланыстыру үшін қолданылатын радиосигналдың таралу мәселелері, құрылыста қолданылатын «ауыр» бетоннан жасалған конструкциялар түріндегі кедергілер болған кезде. радиациялық және ядролық қауіпті объектілердің ғимараттарының құрылысы да зерттелді.

«Ресей темір жолында» біз дөңгелектер жұбының температурасын бақылау жүйесін жасап жатырмыз. RSS пайдалану арқылы бұл мәселені электр пойызы КТСМ мәліметтерді жинау нүктесінен өткен кезде температура дискретті түрде өлшенгенде, қазіргі шешіліп жатқанға қарағанда арзанырақ және сенімді түрде шешуге болады. Тәжірибелік аймақ жоспарланғандай, қала маңындағы электр пойызының құрамында Куровская депосында орналастырылады. Көлік жүргізу кезінде жүргізуші нақты уақыт режимінде дөңгелектер жұбының температурасы туралы ақпаратты ала алады. Сондай-ақ жинақталған мәліметтерді орталық деректер базасында сақтау мүмкін болады, ол берілген электр пойызымен өтетін станциядағы станция кезекшісіне қол жеткізе алады.

Құрылыста біздің жүйелерге қызығушылық бар - елді мекендер мен ғимараттар мен құрылыстардың ауытқуларын бақылау. Әлеуетті тұтынушы – «Росстрой». Жақын арада Мәскеу облысында нақты жұмыс істейтін екі шұңқырдың құрылыс аймағында шөгу мөлшерін, вертикальдан ауытқуды және жарықшақтардың ашылуын бақылау үшін RSS негізінде ғимараттар мен құрылыстарды бақылаудың бөлінген жүйесін құру жоспарлануда. деректерді орталық серверге шығару және WEB-де жариялау уақыты.

Логистика – тауар қозғалысын бақылау. Логистикалық автоматтандырылған кешендер үшін қоймалар арасында және олардың ішінде деректерді жинау нүктелеріне қатысты позициялаумен және ақпаратты орталық серверде сақтай отырып, бірегей идентификаторы бар радиоқұрылғылардың қозғалыс бағыттары бойынша деректерді жинауды ұйымдастыруға болады. Осы бағыт аясында сенсорлық технологияларды жаппай тарату арқылы біз тауарларды тарату ағындары, маркетингтік бастамаларды басқару және т.б. туралы ақпаратты да жасай аламыз.

Сіз қазір барлық іске асыру жобаларын санай алмайсыз. Тағы да айта кетейін, сенсорлық желілерді қолдану аясы өте кең... Бүгінде біз кем дегенде 20 түрлі саланы қамтыдық және осы бағыттағы жұмыстар үнемі жүргізілуде. Төтенше жағдайлар министрлігіне, кеншілерге, өнеркәсіптік кәсіпорындарға, білім беру жүйесіне арналған шешімдер жолда ...

– Демек, біздің лазерлік институттың базасында сенсорлық желілерге арналған жабдықтың орысша нұсқасын жасап жатырсыз ба?

─ IPLIT RAS әртүрлі қасиеттерін әзірлеу және зерттеу үшін сенсорлық желілермен жұмыс істейді. Чиптердің барлығы Америкада жасалған және Қытайда жасалғандықтан, біз Ресейде сатып алатын микропроцессорлық базамен шектелеміз. Жарайды, немесе, опция ретінде, оны шетелден қалтаңызға алып тастаңыз. Әзірге басқа нұсқа жоқ. Біз желілерді олардың мүмкіндігінше ұзақ жұмыс істеуін немесе сигналдың желілер арқылы сенімді өтуіне кепілдік беруді және олар арқылы деректері бар пакеттердің жолын мүмкіндігінше тезірек қалай жасауға болатынын зерттейміз. . Мұндай серіктестіктің синергиясының болашағы зор.

– Ресей ғылымы бұл салада шетелдік әріптестерінен әлдеқайда артта қалды ма?

─ Коммерцияландыру және тәжірибелік әзірлемелер тұрғысынан біз Жапония, ЕО және АҚШ-тағы ғылыми орталықтардағы әлеуеттен әлі де алыспыз. Ғылыми тілмен айтсақ, қазір Ресейде өзіндік ерекше дамулары бар жеткілікті күшті мектеп қалыптасты. Бүгінде біз нәтижелерді жетекші халықаралық ғылыми журналдарда да жариялап жатырмыз – ілгерілеушілік бар. Енді ең бастысы - жаппай арзан және «дұрыс» қозғалтқышты табу және бұл технологиядағы серпіліс болады.Мысалы, барлық тұрмыстық техника осындай сенсорлық желі элементтерімен жабдықталуы мүмкін - шаңсорғыштардың ішінде, кір жуғыш машиналар, теледидарлар және т.б. 300-400 градусқа бапталған температура сенсорлары бар сенсорлық желілерді орналастырыңыз ... Тұрғын пәтерлердегі тұрмыстық құрылғыларға орналастырылған датчиктер орталыққа пәтердің қоймасындағы өрт туралы пәтер тұрғынынан әлдеқайда ертерек хабарлайды ... (әсіресе ол үйде жоқ). Сенсорды теледидарға қоюға болады немесе музыка орталығыжәне төтенше жағдай кезінде бұл құрылғы төтенше жағдай туралы хабарлау үшін пайдаланылады. Және бұл ақпарат адрестік болады – әрбір чиптің желіде өзінің MAC мекенжайы бар, оның басқа микросхемалармен және деректерді жинауға және өңдеуге арналған шлюздермен байланысы іс жүзінде оның орнын анықтайды. Жаппай өндірісте бұл желі элементтері бір тиынға тұруы керек және «ақылды шаң» сияқты өз функцияларын орындауы керек.

- Жалпы, сіздің мақсатыңыз - бұл технологияны тұтынушылық жетілдіруге жеткізу ...

- Иә – сыни технологиялар санатына жататын және оларды өндіруге лицензия сатып алу мүмкін емес барлық инфрақұрылымды, бағдарламалық қамтамасыз етуді, сенсорларды және, әрине, чиптерді ойлап табу. Ал егер біз бүкіл желіні – интерфейстерді де, әртүрлі сенсорлар мен деректер алмасу алгоритмдерін де дамытатын болсақ, онда біз толыққанды дайын басқару және бақылау жүйелерін шығара аламыз, нарыққа, оның ішінде әлемдік нарыққа шығып, қызметтерді қалыптастырамыз.

– Айтыңызшы, қазір жоба қай кезеңде? Менің білуімше, сіз қазір Сколкового көшіп жатырсыз...

─ Бізде таза ғылым болғанша. Өткен жылдың соңында олар «Сколково» қорына резидентураға түсуге өтініш беріп, оң шешім алып, 2013 жылдың көктемінен бастап инновациялық орталықтың толыққанды резиденттері болды. «Сколково» - бұл қаржыландыруды тарту, жобаны коммерцияландыру сатысына дейін дамыту және лайықты мәртебе. Біз мұны өз ақшамызға жинай алмаймыз. Бүгін біз шешімдердің прототиптерін құру, тәжірибелік аймақтарды қалыптастыру, зерттеу нәтижелерін өңдеу, өнертабыстарымызды аяқтау, патенттеу кезеңінен өтіп жатырмыз.

– Жоспар бойынша коммерциялық енгізу кезеңіне қашан шығасыз?

─ Менің ойымша, келесі жылдың соңына дейін.

– Жобаға қазірдің өзінде қанша инвестиция салынды?

- 15 миллионға жуық.

- Доллар?

- Жоқ, рубль. Енді коммерциялық нәтижеге қол жеткізу үшін жұмысты жалғастыру үшін сыртқы инвестицияларды да тартуды жоспарлап отырмыз. Біз табысымызға 100% сенімдіміз.

─ Арзан «ақылды шаң» жасау үшін не істеу керек? Технологияны қымбат емес ету жоспарыңыз бар ма?

– Бұл жерде бір ғана рецепт бар – жаппай сұраныс. Зерттеуге арналған бір чип бүгінде 30 доллардан асады, тіпті алғашқы 100 чиптің өзі 1800 доллар тұрады, миллиондар 1-2 доллардан аспауы керек екені анық. Сонда «ақылды шаңның» уақыты келеді.

– Жаппай өндіру үшін сериялық зауыт құру қажет пе?

– Біріншіден, технологияның элементтік базасы мен аппараттық инфрақұрылымын жасау керек. -мен байланыстамыз ресейлік компания ITFY, ол бізге микроэлектрондық компоненттерді әзірлеу үшін АЖЖ береді. Компания президенті Леонид Сватков басқаратын ITFY әріптестері IBM корпорациясымен бірге ITFY жобасын іске қосты, ол Ресей үшін электронды технологиялар орталығын (CET) ашты - чиптерді ұжымдық дамыту үшін кешенді инфрақұрылымдық шешім. баспа платалары IBM бағдарламалық және аппараттық платформасына негізделген. SPIEF-2012 көрмесінде «Электрондық технологиялар орталығы» (ЦЕТ) құрылғаны туралы айтылды.

– Өндірістің қандай көлемін құру жоспарлануда?

-Айту қиын... WiFi технологиясыжәне Bluetooth қазір әрбір ұялы телефонда бар және олар миллиондаған данамен өндіріліп сатылады. Біз желімізбен бірдей қамтуды мақсат етіп отырмыз. Қосулы мобильді телефонбіз жасанды емеспіз, бірақ тұрмыстық техника, автомобильдер, ойыншықтар, консольдер, компьютерлер және т.б. қажетті қамтуды қамтамасыз ете алады. Жоба тиімді болуы үшін әлемдік нарыққа шығу керек. Егер біз жобаны қазір дұрыс бастасақ және қаржыландыруда қиындықтар болмаса, 5 жылдан кейін сенсорлық желілер барлық жерде болады.

- Неге Сколково?

─ Сколково жобаларды белсенді дамыту үшін барлық жағдайды қамтамасыз етеді, алуға болады ақшалай қаражатҒЗТКЖ үшін. Біз қазірдің өзінде бірқатар белгілі венчурлық қорлармен жобаға венчурлық инвестицияларды тарту мүмкіндігі туралы келіссөздер жүргізіп жатырмыз. Болашақта бірлескен өндірістік кәсіпорын құру мақсатында осы саладағы белгілі әлемдік көшбасшылармен байланысқа шығатын боламыз. Ірі инвесторлар егер нақты қызығушылық болса және болашағы бар технологияға инвестициялай алсаңыз, лайықты коммерциялық нәтиже алуға болатынын түсінеді. «Сколковоның» жобаны қаржыландыруға және жан-жақты қолдауға толық мүмкіндігі бар. Сондықтан ол жақтағы атмосфера өте мейірімді.

- Мен түсінемін. Сколковода сіз өзіңіздің ғылыми әзірлемелеріңізді аяқтайсыз, чиптерді жобалайсыз, содан кейін инвестор табасыз, Қытайда чиптерді штамптайсыз, сенсорлық желілердің әртүрлі тапсырмалары үшін бағдарламалық қамтамасыз етуді жасайсыз және ақыр соңында дайын өнімді қалыптастырасыз - Төтенше жағдайлар министрлігіне, өрт сөндірушілерге және т.б.?

─ Өзіміздің құрамдас бөліктерді штамптау әлі де болашақтың міндеті. Бүгінгі таңда ең бастысы - әртүрлі техникалық мәселелерді шешуді қамтамасыз ететін әртүрлі желілік жұмыс алгоритмдерін жасау, деректер алмасу протоколдарын, интерфейстерді, таратылған мәліметтерді жинау жүйелерін және есептеулерді жасау. Біздің әзірлемелер бекітілген стандарттың кез келген желісінде қолданылады, сондықтан әзірге бірінші кезеңде Қытайдағы барлық нәрсеге мөр басуға, бүкіл әлем бойынша желілерді құруға және желі тапсырмаларын орындау үшін өзара әрекеттесу бағдарламалық жасақтамасын пайдалануға рұқсат етіңіз. Бір қолмен жинақты шығару да жақсы болар еді, және болашақта біз осыған келеміз деп ойлаймын.

─ Ал мұның барлығын алдағы екі-үш жылдың ішінде жүзеге асыру жоспарда бар ма?

─ Иә... бірнеше жылға жоспарларымыз бар. Ең бастысы, әрине, қаржыландыру. Бірақ біз бір орында тұрған жоқпыз... Бірқатар ірі венчурлық қорлар қазірдің өзінде біздің жобаға белсенді түрде қызығушылық танытып отыр, өйткені сенсорлық желілер технологиясы ең перспективалы коммерциялық, жаһандық көрсеткіштердің бірі деп айтуға болады.

- Түсірілімдеріңізді қайдан аласыз? Менің түсінуімше, олардың тапшылығы.

─ Біліктілігі жоғары инженерлік кадрларды табу әрқашан қиын, біз оны аймақтардан іздейміз – әлі де жарқын ойлар мен нағыз таланттар бар. Бүгінде бірнеше ғылыми-зерттеу институттары сенсорлық желілер тақырыбына бірден қызығушылық танытуда - біз олармен де жұмыс істейтін боламыз.

– Технологиялық база – осы лазерлік ғылыми-зерттеу институтында?

─ Біз IPLIT RAS-пен өзара тиімді серіктестікті асыға күтеміз... Институтта осы саланы басқаратын әзірлеуші, ақпараттық технологиялар бөлімінің бастығы Игорь Воронин, сонымен қатар LINTECH техникалық директоры. Бұл өте нәтижелі серіктестік болып шығады. Ал даму жөніндегі бас кеңсемен біз Сколкового көшеміз.

─ Ол жаққа жету өте қиын дейді. Тіпті пара керек...

- Мен Сколкового ақшаға түсу мүмкіндігін білмеймін. Соңғы 2 жылда ол 3 инновациялық жобаға белсенді қатысты - олардың барлығы қазір қордың резиденттері. Бір компания панорамалық немесе сфералық фотосуреттерден дайын 3D модельдерін автоматты түрде жасай алатын бағдарламалық құралды белсенді түрде әзірлеуде. Айтпақшы, біз бұл жұмысты айтарлықтай оңтайландыру үшін сенсорлық шешімдерді пайдалануды ұсындық. Басқа жобалар бояу бояуын қолдану технологиясымен байланысты, мысалы ... Бұл да перспективалы тақырып болып шықты. Бағыттар мүлде басқа...

Менің пікірім: «Сколково» бірегей идеялар мен әзірлемелерді жан-жақты бағалау үшін дұрыс сараптамалық жүйені жасаған. Егер сіз өз идеяңыздың негізгі қағидаларын қолжетімді түрде жеткізе алсаңыз және даму инновациялық орталықтың қолданыстағы шеңберіне сәйкес келсе – міне, сіз резидент мәртебесін алып, жұмыс жасайсыз.

- Нақты стратегиясы мен оны жүзеге асыруға дайын командасы бар кез келген ресейлік келешегі зор технологияны әзірлеуші ​​шынымен Сколкового кіре алады деп айтқыңыз келе ме?

─ Егер сізде керемет деп есептейтін идеяңыз болса және оны әзірлеу, жүзеге асыру, пайда табудың барлық қадамдарын анық түсінсеңіз - келіңіз және сөйлесіңіз ... Мен тек осындай жобаларды қабылдаймын - идеяны халықаралық стандарттарға сәйкес ресімдеймін, жобаны әзірлеймін. инвестициялық және коммерциялық нүктелердің көзқарасынан бастап, мен оны технопарктерге, бизнес-инкубаторларға және инвестициялық қорларға насихаттаймын. Және бұл тек Сколково болуы мүмкін емес. Бүгінгі күні өзара әрекеттесу тапсырмалары көп. Тіпті бір кластердің ішінде кейде кейбір әзірлеушілер басқалардың не істеп жатқанын білмейді ... және олар үлкен синергетикалық әлеуетін жоғалтқан тамаша серіктестер болып табылады.

– Ал Сколковода қандай сыбайлас жемқорлық даулары болды? Олар тіпті бүкіл жобаны көмгісі келеді деген қауесет болды...?

– Бұл инновациялық компаниялардың қызметіне әсер еткен жоқ. Екеуміз жұмыс істеп жатырмыз, жұмысты жалғастырамыз. Алған әсерлеріміз жеткілікті. Ал «Сколково» арам пиғылдылардың қызғанышқа толы мақтанышына қарамастан, бүгін екінші жел соғып, отандық инновациялық индустрияны дамыту бойынша өзінің қажырлы жұмысын жалғастыруда...

Ақылды шаң құрылғыларының жаңа буыны нақты уақыт режимінде сымсыз деректерді жинауға мүмкіндік береді, бұл инженерлік жүйелерді, денсаулық сақтауды және қоршаған ортамен өзара әрекеттесуді түсінуді өзгертуге әкеледі. Мұндай құрылғылар қалай пайда болды және олардың дамуына не кедергі болып отыр - журналист Леонид Черняктың TAdviser үшін арнайы дайындаған материалында.

20 ғасырдың 90-шы жылдарының басында американдық DARPA қорғаныс агенттігі мен Рэнд корпорациясының бірлескен күш-жігері сіріңке қорабындай болатын алғашқы оқшауланған ақпараттық құрылғыларды (шаң дақтары, бөлшектер) жасады. Олар қоршаған ортаның белгілі бір көрсеткіштерін алатын сенсорлардан, компьютерден, таратқыштан және қуат құрылғысынан (электр желісінен, батареялардан немесе күн батареяларынан) тұрды.

Бұл моттар тек әскери және барлау мақсаттарына арналған, бірақ 5-7 жылдан кейін сол кезде басталған «сенсорлық революция» нәтижесінде ұқсас азаматтық құрылғылар пайда болды. Сонымен бірге smartdust технологиясының қазіргі атауы (ақылды шаң) дүниеге келді және оның жеке құрамдас бөлігі әлі күнге дейін мот деп аталады. Арнайы қызметтердің бақылауынан шыққан шөгінділер әртүрлі мақсаттарда, мысалы, сыртқы факторлардың (жауын-шашын, жел, температура, діріл, коррозия тудыратын тұз) пайдалану кезінде бұзылатын күрделі инженерлік құрылымдарды, ең алдымен көпірлерді басқару үшін ойластырылған. ). Мүмкін мұндай бақылаудың жоқтығынан Генуя көпірі 2018 жылдың тамызында құлады. Мұздықтар, ормандар, жанартаулар, мұхит және басқалардың барлығы үнемі бақылауды қажет етеді.

2000-шы жылдардың басындағы моттың тәжірибелік көшірмелері төмендегі суретте көрсетілген құрылғыға ұқсас болды. Ол жаңа қозғалыстың академиялық орталығы Беркли университетінде жасалды. Микроэлектромеханикалық құрылғылар саласындағы еңбегімен танымал және Dust Networks негізін қалаушы профессор Кирс Пистер бағыттың жетекшісі болды. Жасампаздардың ынта-ықыласы мен Берклиге деген дәстүрлі солшыл радикалды көңіл-күй «Бүкіл әлемнің сенсорлары – бірікіңдер!» деген ұранды тудырды. Сарапшылар инновацияға қызығушылық танытты және Gartner 2003 жылы 10 жылдан кейін іске асыру мақсатында смарт шаңды өздерінің хайп қисығының бастапқы орнына қоюдан тартынбады.

Және ойланатын нәрсе бар еді. Ақылды шаң идеясы соншалықты айқын, оны жүзеге асыру өте қиын. Smartdust технологиясы Gartner қисығында келесі жолы тек 2013 жылы пайда болғаны кездейсоқ емес. Бірақ 2015 жылдан бастап, жыл сайын ол технологияның жетілуіне жетудің он жылдан астам перспективалары бар ең бастапқы нүктеге қойылды. Бұрынғы позицияға қайта-қайта оралудың негізгі себебі желілік-коммуникациялық технологиялардың дайындығының жоқтығы болды.

Соңғы уақытқа дейін өте ерекше «шаңды торлар» толығымен түпнұсқа болып қалды. Олар желілердің басқа түрлерінен оқшауланған түрде жасалды, бірақ түпнұсқалыққа деген ұмтылыстан емес. Бұл мәжбүрлі шара болды, өйткені нарықта олардың талаптарына сәйкес келетін ештеңе жоқ.

Желілік тәсілдің бастапқы нүктесі анықтамасы бойынша кез келген құрылғының таратқыш қуаты елеусіз болып табылады. Нәтижесінде желі құру таңдалды сымсыз технологияТізбек принципіне негізделген мульти-хоп, атап айтқанда түйіндердің әрқайсысы басқалары үшін реле ретінде қызмет етеді. Толық торлы топология сенімділік пен ақауларға төзімділікке кепілдік береді. Желі ішінде деректерді тасымалдау Dust Networks әзірлеген өзінің (меншікті) TSMP (Time Synchronized Mesh Protocol) хаттамасы арқылы жүзеге асырылады, содан кейін желі интернетке шлюз арқылы қосылады. Елу қызметкері бар компания үшін бұл жетістік.

Он жарым жыл ішінде мот өлшемдері бірнеше текше миллиметрге дейін қысқарды және құны $10 немесе одан да аз болды. Бірақ бұл ақылды шаңды жаппай тарату үшін әлі жеткіліксіз, өйткені байланыс мәселесі әлі де бар. Технологияның пайда болуымен жағдай түбегейлі өзгеруі мүмкін. ұялы байланысбесінші буын Bluetooth 5.0 және . Бұл жағдайда қонақүй желісінің қажеті жоқ, және әрбір моте Интернетке тікелей қосылуы мүмкін.

Ақылды шаңның жаңа буыны нақты уақыт режимінде сымсыз деректерді жинауға мүмкіндік береді, бұл инженерлік жүйелер, денсаулық сақтау, қоршаған ортамен өзара әрекеттесу туралы көзқарасымызды өзгертеді. Миллиардтаған, триллиондаған болмаса да, байланыс және кері байланыс мүмкіндігі бар құрылғылар сұраныс бойынша қол жетімді ең әртүрлі физикалық және химиялық қоршаған орта көрсеткіштерін бере алады. Құрылғылар батареялардан қуат алады, қоршаған ортадан (діріл, жарық) энергия алады. Олар қол жетпейтін кез келген жерде орналасуы мүмкін. Ақылды шаң, жан-жақты құбылыс ретінде, сайып келгенде, Төртінші өнеркәсіптік революцияның символы болып табылатын Интернет заттарын (IoT) сіңіреді деп айтуға негіз бар.

WWW (World Wide Web) ұқсастығы бойынша, біз әлем ақылды шаңның көмегімен біртұтас нақты әлемдік торға айналады деп айта аламыз. Тіс щеткасын ауыстыру қажеттілігі туралы тривиальды хабарламадан барлық басқа инженерлік және табиғи объектілер туралы сенімді ақпарат алуға дейін барлығын үйренетін хабардарлық шексіз өмірді елестету әлі қиын.

Дегенмен, толық ақпараттық ашықтық әлеміне Джеймс Оруэллдің 1984 романында сипатталған Үлкен аға әсері қауіп төндіреді. Бұл қауіп туралы айтқанда әдетте еске түседі әлеуметтік желілерде, және басқа да көптеген жағдайларда адамдармен байланысудың әртүрлі нысандарын қадағалау. Сондықтан болашақ smartdust технологияларының негізгі міндеттерінің бірі жеке кеңістікті (құпиялылықты) сақтау болмақ.

2013 жылдан кейін ауқымы әлі де қарапайым стартаптар толқыны көтеріліп, олардың смарт шаңға қатысуы үшін алаңды дайындады. Олардың көпшілігі басқа жолмен жүріп, Dust Networks жүйелік деңгейіне көтерілмеді және оларға салынған ақшаны ақтау үшін өздеріне шектеулі мақсаттар қойды. Мысалы, Koto Air (Словения), QwikSense (Голландия), Wynd Technologies және Birdi (екеуі де) үйлердегі, мектептердегі және ауруханалардағы атмосфераның күйін бақылау жүйелерін ұсынады. American CivicSmart - тұрақтарды басқару.

Әлбетте, бұл компаниялар болашаққа дайындалып, белгілі бір мәселелерді шешеді, олар бесінші буын байланыс арналары арқылы қосылуға арналған сенсорларды жасырын түрде жасап жатыр. Бірақ одан да маңызды мақсаттары бар компаниялар бар, олардың арасында субминиатюралық сенсорларды және ақпаратты жинауға және деректерді сақтауға арналған Cubisens платформасын шығаратын Cubeworks (АҚШ).

CubeWorks сенсоры бір чиптегі төрт компоненттен тұрады:

• ARM Cortex M0 процессоры және 4 КБ жады
• Зарядтағыш
• радиотаратқыш
• Датчик

Дайын режимде тұтынылатын қуат 8 нВт. Тасымалдау кезінде артады, бірақ Зарядтағыш, бөлменің жарықтандыру жағдайында 1 шаршы миллиметрден 10 нВт беретін батареямен үйлескенде шексіз ұзақ жұмыс кезеңін қамтамасыз етеді.

Ірі жеткізушілер де смарт шаңға, ең алдымен IBM компаниясына назар аударады. Корпорация дәстүрлі түрде ақылды шаңға логикалық жақын кең таралған есептеулер тақырыбын әзірледі. Дегенмен, қазір ол смарт шаңға бет бұрған шығар.

Көк дәу бәрін тез істемейді. Халық даналығы IBM нарық сегментін миллиардтан асқан жағдайда ғана дамыта бастайды дейді. Шамасы, корпорация күтіп тұрған кезде, бірақ басында анық.

Smartdust үшін маңызды мәселе - арзан және тиімді процессор. Оны жаппай өндіріс жағдайында жасауға болады, сондықтан болашаққа дайындық ретінде Think 2018 конференциясында корпорация әлемдегі ең кішкентай компьютерді жариялады. Оның көлемі 1 шаршы. мм. Кішкентай өлшеміне қарамастан, ол қуаттылығы жағынан Intel 8086-мен салыстыруға болады. Және бұл шаршы миллиметрде процессор мен жадтан басқа құрылғыны қуаттандыратын фотоэлемент және оптикалық байланысты қамтамасыз ететін кірістірілген фотодиод/фотодетектор жұбы бар. сыртқы әлем. Жаппай өндірістегі құрылғының құны 10 центке жетпейді.

Ақылды шаң дегеніміз не? Бейне.

Бұл компьютердің мұрагерлері, бірақ радио арқылы байланысып, болашақ смарт шаң құрылғыларының негізі бола алады. Осы уақытқа дейін оптикалық байланысы бар дербес компьютер өнімнің түпнұсқалығын куәландыратын жапсырма ретінде әрекет ете алады. Оны жалған жасау мүмкін емес, ал смартфон арқылы деректерді оқудың қажеті жоқ. Мұндай тегтердің жаппай өндірісі жақын болашақта смарт-шаңға айналады.

Ақылды шаң ұғымын 2001 жылы Берклидегі Калифорния университетінің қызметкері Кристофер Пистер енгізді.

Жоғары технологияларға онша таныс емес «ақылды шаң» термині есептеу және есептеу мүмкіндігі бар миниатюралық сенсорларға қатысты. сымсыз байланыс, сонымен қатар деректерді сақтауға арналған жад және қоршаған орта параметрлерін өлшеуге арналған сезімтал элементтер.
«Ақылды шаң» сымсыз желілерді ұйымдастыру үшін тамаша, онда түйіндер қажет болған жағдайда бір-бірімен байланысады. Мұндай желі үлестірілген есептеу мүмкіндіктеріне ие, желінің өткізу қабілеттілігі оның көлемінің өсуімен бірге өседі. Нақты сенсорлардан басқа сенсорлық желілер бірқатар «шлюздерді» қамтиды. Соңғысы айналасындағы сенсорлардан ақпаратты жинау, өңдеу және жіберу үшін қажет. «Ақылды шаң» концепциясының дамуының бірінші кезеңінде сенсорларды жасаушылар олардың мөлшерін азайтуға тырысты. Дегенмен, оларды жүзеге асыру тәжірибесі салада миниатюризация әрдайым құптамайтынын көрсетті. Сондықтан Intel компаниясы жасаған «ақылды шаңның» алғашқы үлгілері 3 х 3 см өлшемді тақталар болып табылады.
Жаңа сенсорлардың тағы бір енгізілген қосымшасы - сумен жабдықтау жүйелерін басқару. Датчиктер су құбырларына және сигналдық құбырлардың діріліне, қоршаған ортаның ылғалдылығына лампаның бір жерінде немесе сенсорлардың сымсыз байланысының ауқымындағы үйде орналасқан арнайы шлюзге орнатылады. Датчиктер батареялардан, ал шлюздер желіден қуат алады. Бостонда мұндай желі сәтті жұмыс істеп жатыр.

Қазір смарт шаң сенсорларының екінші буыны жасалуда. Олар 32 разрядты XScale процессорына негізделген және ақпаратты қысу үшін, сонымен қатар қауіпсіздікті қамтамасыз ету үшін арнайы процессор қолданылады. Жаңа сенсорлардың өлшемдері алдыңғы буыннан екі есе дерлік аз. Жаңа сенсорларда үлкен жедел жады және Флеш жады бар және олар негізінде жұмыс істей алады операциялық жүйе linux. Сонымен қатар, оларда, мысалы, бейне камералардан деректерді енгізудің жоғары жылдамдығы бар.

Жеке зерттеу саласы - энергиямен қамтамасыз ету мәселесі. Мысалы, 10х10 см өлшемді күн батареяларынан датчиктерді қуаттандыру жобалары бар.Механизмдердің дірілін электр энергиясына айналдыру мүмкіндіктері зерттелуде. Жаңа буын сенсорларының көмегімен оның «проактивті немесе проактивті есептеу» идеясын жүзеге асыру жоспарлануда.
Осы уақытқа дейін компьютерлер тек адамдардың айтқанын орындады. Бірақ болашақта біздің дербес компьютерлер біздің қажеттіліктерімізді алдын ала болжап, біздің мүддемізге тәуелсіз әрекет етеді. Компьютер ағымдағы жағдайды талдайды, белсенді есептеулер жүргізеді және бізге мүмкін болатын белгілі бір нұсқаларды ұсынады одан әрі әрекет, ал кейбір жағдайларда ол тіпті өздігінен әрекет етіп, бізді әдеттегі процедураларды орындау қажеттілігінен босатады.

Сымсыз байланыс мүмкіндіктері бар көптеген тәуелсіз шағын автономды құрылғылардан тұратын сенсорлық желілер желіде өзін-өзі ұйымдастыра алады және бір-бірімен және «орталықпен» әрекеттесе алады, сонымен бірге сенімділіктің әсерлі шегі болады.

Соғысқа арналған ақылды шаң

«Ақылды шаң» ұғымы Станислав Лемнің «Жеңілмейтін» әңгімесінен алынған және соңғы уақытқа дейін алыс болашақтың мәселесі ретінде қарастырылды. Ол микроробот идеясына негізделген - өлшемі миллиметрмен, тіпті микронмен есептелетін механизм. Жалғыз микроробот, жалғыз құмырсқа сияқты, іс жүзінде ештеңеге қабілетсіз. Дегенмен, олардың көпшілігі бір жерде жиналып, миллиардтаған тропикалық құмырсқалардың отбасына ұқсап, жолындағы барлық тіршілікті жойып жібереді.

Біреуі мүмкін жолдарыАҚШ әскері ойлап тапқан оның қолданылуы жау танктерін жеңу болып табылады: зарядты тасымалдайтын микророботтардың бұлты брондалған көлікті орап, жарылып кетеді. Немесе микрожарылғыш заттардың көмегімен жау күштерін физикалық түрде жою. Ұшақтан (әрине, ұшқышсыз) түсірілген бұлттың өзі нысаналарды автоматты түрде іздейді, оларды жоюға қажетті мөлшердегі кластерлерге бөлінеді, олардың айналасында жабысып, қорғалмаған жерлерге еніп, синхронды түрде бұзылады. Нәтижесінде пайда болған көлемді жарылыс көліктерді басқару жүйелерін өртеп жібереді және әдеттегі қару-жарақ үшін қол жетімсіз максималды тиімділікпен ең қорғалған бомба қоймаларын қиратады.

Барлау және тыңшылық сияқты бейбіт қолданбалар әлдеқайда күрделі бағдарламалық жасақтама алгоритмдерін және күрделі бақылау мен коммуникацияларды пайдалану мүмкіндігін қажет етеді. Сондықтан, сарапшылардың пікірінше, бұл 2014-2017 жылдардан ерте емес, ақылды шаңның көмегімен жүзеге асады. Мұндағы әрекеттердің сценарийі келесідей болады. Маңызды нысанның маңайында шашыраңқы бұлт оған қарай бір мезгілде мамандандырылған ішкі бұлттарды орналастыру үшін оңтайлы орындарды таңдай отырып, байқалмайды. Бейнебақылау бұлты, оның әрқайсысы көршілерімен байланыс интерфейсі бар матрицаның жеке пикселі болып табылады, кеңістікті үлкенірек көру үшін жақсы позицияны алуға тырысады. Қателер (немесе, мүмкін, «шіркейлер») дыбыстарды бақылауды орнатады. Ең қиыны, ақпаратты барлау штабына беру, жақын арада қазіргі RFID жүйелеріндегідей оны оқитын құрылғысы бар агентті жібермей-ақ жасай алуы екіталай.

Ал Ресейде ше?

2007 жылдың сәуірінде Мәскеу энергетикалық институтының Наноорталық жетекшісі Андрей Алексенко Ресейдегі нано қарулардың дамуы туралы баяндады. Оның айтуынша, бұл қарудың басты артықшылығы «оған қарсы наноқорғаудан басқа қорғаныс жоқ». Ол әзірлемелердің құпиялылығына сілтеме жасай отырып, бұл туралы ресейлік ғалымдардың жұмысының мәнін нақтыламады.
Ұлттық қауіпсіздікті қамтамасыз ету үшін Ресей екі мақсатты нанотехнологияларды дамытуы керек. Оның пікірінше, мұндай әзірлемелер шекараны қорғауға, сондай-ақ техногендік апаттардан қорғауға көмектеседі. Ақырында, «ақылды шаң» деп аталатын бұл аумақты толық зерттеу, бірақ бұл қазіргі заманғы микро- және наноэлектрониканың дамуымен ғана мүмкін.

Өз кезегінде Путин әлі президент болып тұрғанда 2007 жылы үкіметтің бірінші вице-премьері Сергей Ивановқа наноиндустрияны дамытуға бөлінген мемлекеттік қаражаттың дұрыс жұмсалуын бақылауды тапсырған. «Бұл – мемлекет қаржысын аямайтын қызмет бағыты», - деді президент Курчатов институтының ғылыми орталығында өткен жиында сөйлеген сөзінде.

Одан кейін Путин мемлекет бұл мақсаттарға «үлкен қаржы бөлетінін» және «оларды тиімді пайдаланып, қайтарымды болатындай етіп салу керек» деп баса айтты. «Мақсаттарды білу де өте маңызды», - деп атап өтті Путин және одан әрі оларды өзі тізіп: «Нанотехнология, сөзсіз, ультра заманауи және өте тиімді шабуылдаушы және қорғаныс қаруларын, сондай-ақ коммуникацияларды жасаудың негізгі саласы болады».

Ұлыбританияда 50 құрылғы бір үйірге біріктірілді.

Британдық ғалымдар жақында осы саладағы әзірлемелерін ұсынды. Олардың ғылыми қызығушылығы басқа планеталарды зерттеуге бағытталды: желде шашырап кететін құм түйірінің көлеміндей «ақылды» құрылғылар, атап айтқанда, Марсты зерттеуге көмектесе алады.
Мұндай құрылғылар пластикалық қабықпен қапталған компьютерлік микрочип болады, ол электрлік импульс әсер еткенде оның пішінін өзгерте алады және осылайша оператор анықтаған бағытта қозғалады. Электрондық «шаң» ғарыштық зондтардың мұрнына орналастырылып, басқа планеталардың атмосферасына шығарылуы мүмкін, олар желмен тасымалданады.

Шотландиядағы Глазго университетінің сарапшылары Ұлттық астрономдар қауымдастығының отырысында әріптестерін осы саладағы әзірлемелердің нәтижелерімен таныстырды. Глазгодағы Наноэлектрониканы зерттеу орталығының профессоры, доктор Джон Баркер сымсыз желілердің көмегімен радиусы миллиметрлік мұндай микроқұрылғылар қажет болған жағдайда үйірлер құра алатынын айтады. Тиісті өлшемдегі және құрылғылардағы чиптер бүгінде бар, деді Баркер.

Егер белгілі бір адамның көмегімен электр зарядыМұндай құрылғының полимерлі қабығын «әжімдеңіз», содан кейін шаң бөлігі жоғары көтеріледі, ал тегістелсе, ол төмендейді. Ал сымсыз желілер микроқұрылғыларды «отарларға» түсіруге мүмкіндік береді, ал доктор Баркер мен әріптестері құрды. математикалық модельбұл процесс.

«Біз бөлшектердің көпшілігі ең жақын көршілерімен ғана «сөйлей алатынын» көрдік, бірақ олар көп болған кезде олар әлдеқайда үлкен қашықтықта байланыса алады», - деп түсіндірді шотланд ғалымы. «Симуляция кезінде біз 50 құрылғыны бір үйірге біріктіруге қол жеткіздік және күшті желге қарамастан мұны істей алдық».

Ғалымдар бірнеше текше сантиметр көлемінде сенсорларға, қуат көздеріне, цифрлық байланыс құрылғыларына және желілік ұяшықтарға сай келетін «ақылды шаңның» мүмкіндіктерін көрсетті. Бірақ егер олар басқа планеталарды зерттеу үшін қолданылса, оларға сенсорлар қажет болады, ал қазіргі химиялық сенсорлар ұшатын электронды «құмға» сыймайды. Зерттеушілер алдағы онжылдықтарда әлдеқайда кішірек сенсорлар пайда болады деп үміттенеді.

2007 жылдың сәуірінде Джон Баркер өзінің пішінін өзгерте отырып, жер бетіндегі бір нүктеден екінші нүктеге жылжи алатын әртүрлі миниатюралық сымсыз сенсорларды, «ақылды шаңды» пайдаланып, Марс бетін зерттеу мүмкіндігін зерттеді. Доктор Баркер Марс бетіндегі 30 000 миниатюралық сенсорлардың қозғалысын қарастыратын компьютерлік модель жасады. Модельдегі әрбір құрылғы оның орнын анықтай алады, сонымен қатар оның пішінін өзгерте алады, тегіс бетті біркелкі емес және керісінше өзгерте алады. Тегіс пішінді датчиктер Марс желімен оңай алынып, тасымалдана алады және біркелкі емес пішінге ие бола отырып, орта кедергісінің жоғарылауына байланысты Марс бетіне қайтадан түседі. Осылайша, құрылғылардың пішінін өзгерту арқылы олардың қозғалысын басқаруға болады. Есептеу нәтижелері датчиктердің шамамен 70% ұзындығы 20 км берілген маршрутты сәтті еңсере алатынын көрсетті.

Сонымен қатар, планетааралық зерттеулер «ақылды шаңды» қолданудың жалғыз саласынан алыс. Басқалары ұрыс алаңында ақпарат жинау үшін микроқұрылғыларды пайдалануды немесе көпірлердің, ғимараттардың және басқа құрылымдардың «денсаулығын» ішінен бақылау үшін оларды цементке салуды қамтуы мүмкін.

Ресейлік шешім.

Дегенмен, роботтардың бейбіт тапсырмалары да болуы мүмкін, мысалы, микросеріктердің топтарының көмегімен Жерге жақын кеңістікті зерттеу. Бұл жағдайда күрделі мәселе туындайды: көптеген механизмдерді бір уақытта қалай басқару керек. Елестетіп көріңізші, ондаған мың роботтарды бір орталықтан басқару керек. Әрбір роботтың орнын бақылай алатын және оған нұсқаулар беретін қуатты суперкомпьютер болуы керек. Бұл үлкен уақытты қажет етеді, сонымен қатар бұл өте қауіпті: басқару орталығы істен шығуы мүмкін. Әрбір роботты қабылдауға мүмкіндік беру әлдеқайда оңай тәуелсіз шешімдержәне өз әрекеттерін көршілерінің әрекеттерімен үйлестіреді.

2003 жылы Таганрог радиотехникалық институтының ресейлік зерттеушілері ойлап тапқан әрекет алгоритмі келесідей. Біріншіден, роботтар бір бұлтты құрайды. Оған нысаналардың координаталары беріледі. Әрбір робот өзінің координаталары мен нысаналардың координаттарын біле отырып, ең жақын нысананы таңдайды және оған қарай жылжу керек пе, жоқ па, соны шешеді. Мұны істеу үшін ол осы мақсатқа қанша робот барғанын біледі. Егер олардың саны жеткілікті болса, ол басқа нысананы іздей бастайды немесе резервте қалады. Әйтпесе, ол шабуыл жасауға шешім қабылдайды және бұл туралы көршілеріне хабарлайды. Осылайша, бұлт өз мақсаттарына қарай жылжитын фрагменттерге, кластерлерге өте тез ыдырайды.

Кластерлеу процесі мерзімді түрде жаңартылуы керек. Бұл операциялық ортадағы өзгерістерді ескеру үшін қажет. Мысалы, егер робот ойыннан тыс болса, бұлт бұл туралы біліп, оны тез арада сақтық көшірмемен ауыстыруы керек. Дәл осылай, мақсат координаталарындағы өзгерістерді ескеру қажет - ол кейбір кластерлік роботтардан тым алыс кетуі мүмкін. Демек, оған қосымша күштерді тарту қажет болады.

Компьютерлік модельдеу ұсынылған тәсілдің өте тиімді екенін көрсетті, ал микророботтардың шешім қабылдау алгоритмі соншалықты қарапайым, оны осы миниатюралық тіршілік иелерінің кішкентай электронды миында оңай жүзеге асыруға болады. Сонымен қатар, бүкіл процедура өте икемді, микророботтардың жоғалуын да, нысаналардың мінез-құлқындағы өзгерістерді де тез есепке алады.

АҚШ қазірдің өзінде ақылды шаңды белсенді түрде сынап жатыр.

«Ақылды шаң» деп аталатын құрылғыны әзірлеу АҚШ-та да жүргізілуде. 2002 жылдың өзінде-ақ Берклидегі Калифорния университетінің Intel компаниясының зерттеу жөніндегі директоры Ганс Мулдер бұл «сымсыз байланыс функциясы бар микроскопиялық өздігінен жұмыс істейтін сенсорлық құрылғылар» екенін айтты. Оның айтуынша, құрылғылар қазірдің өзінде бар және оның үстіне сынақтан өтуде.

Болашақта әртүрлі орындарда орналасқан мыңдаған осы арзан сымсыз сенсорлар өздігінен желіге қосылып, бірнеше жыл бойы кірістірілген қуат көздерінен жұмыс істейді. Осы уақытта сенсорлық желілер бірнеше жүздеген «моттардан» тұруы мүмкін, өйткені бұл құрылғылар тым қымбат болып қалады, ал олардың жұмысының ұзақтығы бірнеше күнде есептеледі. Мулдердің пікірінше, сенсорлық желілерді жаппай қабылдаудағы негізгі кедергі - шамамен 150 доллар тұратын қуат көздерінің жоғары құны.

АҚШ әскері ақылды шаңға миллиардтаған доллар жұмсауды жоспарлап отыр. Олардың пікірінше, бұл тұрарлық – жау аумағына тасталған нанороботтардан тұратын «ақылды шаң» жауға үлкен шығын келтіруге қабілетті. Роботтар қолда бар материалдан өз түрін шығарады және тыңшылық жасайды, ақпаратты негізгі компьютерге жібереді және Орталықтың бұйрығы бойынша олар шабуылға шығады: олар жау жауынгерлерінің денесіне енеді (оларды өлтіреді немесе жай ғана қозғалыссыз етеді. ), кез келген қозғалтқышты тоқтатыңыз, кез келген сигналдың бағытын өзгертіңіз немесе жай ғана жарылып, кең аумақта жабдық пен жұмыс күшін жойыңыз. Мулдер америкалық ғалымдардың «ақылды шаң» принципіне негізделген бірнеше сенсорлық желіні жасағанын айтты. Бір желі Ауғанстанда далалық сынақтан өтіп жатыр, мұнда АҚШ әскері әскери техниканың қозғалысын бақылау үшін бірнеше мың сенсорды орналастырды. Басқа желі Мэн штатындағы Жабайы үйрек аралында қолданылады, онда ғалымдар оны жарқыраған құстардың миграциясын зерттеу үшін пайдаланады, ал екіншісі Беркли жер сілкінісі симуляторы жүйесінің бөлігі болып табылады.

«Ақылды шаң» қазірдің өзінде сатылымда

«Smart dust» концепциясының пионерлерінің бірі болып табылатын Dust Networks Kris Pister, сымсыз деректер алмасуды қолдайтын ультра шағын құрылғылардың таратылған желілері - нарыққа өзінің алғашқы өнімін ұсынды. SmartMesh деп аталатын алғашқы «ақылды шаң» сынақ жинағы «motes» деп аталатын 12 миниатюралық құрылғыдан тұрады. Құрылғылардың өзі мен бағдарламалық жасақтаманы қамтитын бүкіл жинақтың бағасы 4 950 000 долларды құрайды.

Құрылғылар қосылған сымсыз желілерберу және температураны, жел жылдамдығын, ылғалдылықты немесе басқа параметрлерді басқаратын сенсорлардан деректерді жібере алады. Шын мәнінде, олар батареямен жұмыс істейтін сымсыз маршрутизаторлар. Олардың көмегімен, мысалы, басқару жүйелерін жасауға болады өндірістік процестернемесе қауіпсіздік жүйелері. «Шаң бөлшектерінің» деректер алмасу жылдамдығы салыстырмалы түрде төмен, бұл энергияны аз тұтынуға және автономды көздерден қуат алуға мүмкіндік береді. Бұл, өз кезегінде, олардың негізіндегі операциялық жүйелердің құнын айтарлықтай төмендетуі мүмкін, өйткені электрмен жабдықтау желілерін сымға салудың қажеті жоқ, сонымен қатар жүйенің бұрын-соңды болмаған икемділігін қамтамасыз етеді.
SmartMesh - бұл басқа екі «қабат» - сенсорлар, бір жағынан, және арасында деректер алмасуды ұйымдастыруға мүмкіндік беретін «қабат». ақпараттық жүйеішінде олар қызмет етеді, екінші жағынан. Әрбір «мот» өте төмен қуат тұтынуы бар сымсыз деректер алмасу желісінің түйіні болып табылады. Деректерді беру түйіннен түйінге жүзеге асырылады, пакеттер Интернетте қалай тасымалданады - тек смарт шаң жүйесі TCP/IP орнына басқа деректерді беру протоколын пайдаланады, ол іс жүзінде салалық стандартқа айналды. Тағы бір ерекшелік - құрылғыларды көп уақытта өшіруге мүмкіндік беретін технология әзірленді. «Егер сіз радионы үнемі қосулы ұстасаңыз, - деп атап өтті Крис Пистер, - батареялар тек бірнеше аптаға жетеді». Жаңа технология таңғаларлық нәтижеге қол жеткізуге мүмкіндік берді - AA батареяларындағы бір «шаң дақтары» оларды ауыстырмай-ақ үш жыл жұмыс істей алады. Бағдарламалық қамтамасыз етуШаң бөлшектерімен қамтамасыз етілген Business 2.0 оларға өз желілерін ұйымдастыруға және осындай аз қуат тұтынуды қамтамасыз етуге мүмкіндік береді.

Әзірлеу авторларының пікірінше, «ақылды шаң» түсінігі барған сайын кең тараған сайын, өндірушілер әр бөлшекті, құрылғыны және әрбір бөлмені сенсорлармен жабдықтайды, бұл кең ауқымды бақылау және басқару мүмкіндігін ашады. технологиялық процестернемесе, мысалы, қуатты тұтыну үшін, нақты уақытта. Бұл, атап айтқанда, өндіріс тиімділігін арттырады, сенімдірек қауіпсіздік жүйелерін жасайды (барлық қорғалған периметрді діріл датчиктерімен жабдықтау) және егістік өнімділігін жақсартуға (әрбір зауыттың топырағында ылғал мен қышқылдық датчиктерін орналастыру арқылы).
«Ақылды шаң» идеясын жүзеге асыру айтарлықтай инвестицияны қажет етті. Dust Networks өз дамуы үшін Foundation Capital, Institutional Venture Partners сияқты компаниялардан жалпы сомасы 7 миллион доллардан астам қаражат алды. Солардың бірі CIA қаржыландыратын венчурлық капиталмен айналысатын In-Q-Tel компаниясы болды. «Ақылды шаңның» ірі өнеркәсіптік желілері тұтынушыларға қанша тұратыны туралы деректерді Dust Networks әлі ұсынған жоқ.

Жақын болашақ.

Тұтастай алғанда, сенсорлық желілерді ұтымды пайдалануға болатын көптеген сценарийлер бар: жүзімдіктің күйін бақылаудан (ылғалдылық, температура, жетілу, зиянды жәндіктердің болуы) барлығын басқара алатын толыққанды қауіпсіздік жүйесіне дейін: бақыланатын аумақта тәртіп бұзушылардың болуынан бастап атмосфераны радиациялық және улы заттарға бақылауға дейін. Ең дұрысы, болашақта қала ғимараттары мен көліктерден бастап адам ағзасына дейін барлығы сенсорлармен жабдықталады.

Америкалық физиктер нанотүтіктің радио өрісімен резонанс жасайтынын анықтады. Осының негізінде олар сырттан шамамен 300-400 мегагерц жиілікте сигнал қабылдай алатын қабылдағыш құрастырды, яғни түтіктің радио диапазонын реттеуге болады. Тұтқа антенна ретінде де, қабылдағыш ретінде де қызмет етеді. Болашақта сенсорлық желілер үшін келесі мәселе оларды микро және нано деңгейлерде жүзеге асыру болып табылады. Адам ағзасында, ғимаратта, құрылыста және т.б. Он жылдан кейін нанотрансмиттермен нанотехнология күнделікті өмірімізге енеді.

← Ескі жазба

«Ой қозғаушы құрақ» - адамзаттың жалпы психикалық әлеуетін сипаттайтын белгілі француз философы, натуралист және жазушы Блез Паскаль тұжырымдаған белгілі тіркес. Бүгінде американдық зерттеушілер ұжымдық жасанды интеллектке ұқсас жаңа анықтама – «ақылды шаң» ойлап тапқан сияқты!

«Ақылды шаң» ұғымының өзі екенін ескеріңіз ақылды шаң 2001 жылы Калифорния университетінен американдық ғалым Кристофер Пистер ғылыми қолданысқа енгізген. Дегенмен, бұған дейін де, дәлірек айтсақ, 1992 жылы АҚШ-та DARPA демеушілігімен Microsystems Technology Bureau (MTO) құрылды, оның мақсаты ықшам микроэлектронды және фотоникалық құрылғыларды жасау болды, мысалы, микропроцессорлар, сондай-ақ микроэлектромеханикалық жүйелердің әртүрлі түрлері. Жұмыс өте белсенді жүргізілді, нәтижесінде сол 90-жылдары Сандия ұлттық зертханасы көлемі шамамен бір текше дюйм болатын MARV (Miniature Autonomous Robotic Vehicle) роботының үлгісін жасады.

Әрі қарай, олар айтқандай - 2000 жылы оның мөлшері төрт есе қысқарды! Оның үстіне, оның көлеміне қарамастан, «машинада» 8 Кбайт жады бар процессор, температура сенсоры, микрофон, бейне камера және химиялық сенсор бар. Болашақта бұл роботты сымсыз байланыспен жабдықтау жоспарланған болатын, осылайша осы микророботтардың бірнешеуін біріктіріп, кейбір жалпы мәселені шешуге болады.

Мысалы, бұл (АҚШ әскерилері ұсынғандай) бұлт түріндегі танкті орап алу үшін, содан кейін көліктің ішіндегі жарықтар мен ағып кетулерден өтіп, содан кейін бұйрық бойынша жарылуы үшін қажет болуы мүмкін. ! Мұндай микросенсорларды ұшақтарды бояуға қолданылатын бояуға қосу арқылы біз оның беттерінің күйі туралы ақпарат ала аламыз. Ал егер олар үй ішінде бояуда болса, олар өрт, түтін, тіпті көмірқышқыл газының артық мөлшері туралы сигнал бере алады. Әрине, мұндай бояу әдеттегіден әлдеқайда қымбат болады, сондықтан оны тұрғын үй-жайларда пайдалану жақын болашақтың мәселесі емес, бірақ атомдық суасты қайықтары мен электр станцияларында оны ертең сөзбе-сөз қолдануға болады - бұл тек «кішігірім» мәселе. - осындай микроқұрылғыларды жасап, оларды қуатпен қамтамасыз ету. Айтпақшы, температура сенсорымен, қозғалыс және радио сигнал таратқышымен жабдықталған өлшемі бір текше миллиметрлік үлгі қазірдің өзінде бар. Бір миллиметр дегеніміз не?

Сиэтлдегі Вашингтон университетінің сенсорлық жүйелер зертханасының директоры Джошуа Смиттің айтуынша, айналаның бәрін осындай сенсорлармен қамту және оларға бізді қызықтыратын құбылыстар мен объектілерді бақылауға нұсқау беру өте қызықты. Бірақ бұл жерде оларды энергиямен қамтамасыз ету мәселесі туындайды. Дегенмен, бүгінде олар да бұл мәселемен және бірден бірнеше бағытта жұмыс істеп жатыр. Бұл кішкентай роботтардың «артқы жағында» орналасқан кішкентай күн батареялары, сондай-ақ жылуды электр тогына айналдыратын термоэлектрлік генераторлар болуы мүмкін.

«Ақылды шаң» бойынша жұмыс тек шетелде ғана емес, Ресейде де жүріп жатыр. Атап айтқанда, Таганрог мемлекеттік радиотехникалық институтының ғалымдары мұндай микророботтардың бұлттарын қалай басқаруға болатынын және тапсырманы орындау үшін олар бірге қалай әрекет ету керектігін түсінуге мүмкіндік беретін математикалық модель жасады. Бастапқыда олар тапсырманы басқарушы компьютерден алатын біртұтас массаны құрайды. Әрбір робот өзінің координаталары мен нысананың координаталарын анықтай отырып, ең алдымен оған қанша робот жақын екенін және олардың тапсырманы орындауға жеткілікті екенін анықтайды. Егер «иә» болса, онда ол басқа нысананы іздейді, егер «жоқ» болса, ол нысанға асығады. Осылайша роботтардан топтар құрылады, олардың әрқайсысы өз міндетін орындайды.

Әдемі шешім, әрине, бірақ, ғылымда жиі кездесетін сияқты, ол мүлдем басқа мәселені тудырады. Бұл микро-шаң бөлшектерінің басқару орталығымен және бір-бірімен қосылуы үлкен энергия шығындарын талап етеді. Дегенмен, Глазгодағы Наноэлектроника орталығының докторы Джон Байкер де тығырықтан шығудың жолын тапқан сияқты. Оның пікірінше, бір роботтан екіншісіне ақпарат тізбек бойынша берілуі мүмкін, бұл энергия шығындарын айтарлықтай азайтады.

Әлемді елестетіңіз сымсыз құрылғылартұз кристалының өлшемі. Бұл «лилипуттар» автономды қуат көзімен және есептеу қуатымен жабдықталған. Сонымен қатар, деректерді сымсыз жіберуге арналған камералар мен механизмдер бар. Мұндай микроэлектромеханикалық жүйелер (MEMS) ақылды шаң деп аталады. Жақында олар көршілес жерде «тарала» алады. Біз оның не екенін және «шаң бөлшектері» қайда қолданылатынын түсінеміз.

Ақылды шаң не істей алады

MEMS шағын сенсорлармен жабдықталған, олар жарықтың ауытқуынан бастап температура діріліне дейін барлығын түсіре алады. Шағын өлшемдерінің арқасында құрылғылар шаң бөлшектері сияқты кеңістікте ілулі күйінде қалуы мүмкін. Олардың қолынан келеді:

• жеделдету, кернеу, қысым, ылғалдылық, дыбыс және т.б. қоса алғанда, деректердің үлкен көлемін жинау;
• барлығын кірістірілген компьютермен өңдеу;
• деректерді жадта сақтау;
• ақпаратты бұлтқа, базаға немесе басқа «моттарға» сымсыз жіберу.

Микро масштабта 3D басып шығару

Коммерциялық 3D принтерде шаң компоненттерін басып шығару технологияны қолжетімді етеді. Бұған дейін біз технологияның адам өмірінің әртүрлі салаларында қолданылуын егжей-тегжейлі қарастырдық.

Миниатюралық сенсорлардың оптикалық линзалары ультра жоғары сапалы кескіндерді қамтамасыз етеді. Қазір біз оны елестете де алмаймыз.

Ақылды шаңды практикалық қолдану

Ақылды шаңның қоршаған орта туралы ақпаратты керемет егжей-тегжейлі жинау мүмкіндігі көп нәрсеге әсер етеді. Бұл миллиардтағанға көбейтілген заттар интернеті (IoT) технологиясы сияқты. Міне, бірнеше мысал ғана практикалық қолдануақылды шаң.

• Суару, тыңайту және жәндіктермен күресу қажеттілігін анықтау үшін дақылдарды мұқият бақылау.
• Жабдықтарды уақытында ұстау мақсатында оған мониторинг жүргізу.
• Жүйе ақаулығы алдында ақаулар мен коррозияны анықтаңыз.
• Қауіпсіздік мақсатында адамдар мен өнімдерді қадағалау.
• Өлшеуге болатынның бәрін өлшеу. Және іс жүзінде барлық жерде.
• Өнімді өндірушіден дүкенге жеткізуді, оның ішінде кез келген тәсілмен тасымалдауды бақылау.
• Медицинада қолданылуы: хирургиялық араласусыз диагностика. Сондай-ақ мүмкіндігі шектеулі адамдарға тәуелсіз өмір сүруге көмектесетін құралдармен өзара әрекеттесуге көмектесетін құрылғыларды басқару.
• UC Berkeley зерттеушілері ақылды шаңның әлеуеті туралы мақала жариялады. Егер ол миды «ұнтақтайтын» етіп имплантацияланса, онда сіз аласыз кері байланысоның функционалдығы туралы.

Неліктен ақылды шаң қауіпті?

Ақылды шаңды жаппай қабылдауға кедергі келтіретін мәселелер әлі де бар. Міне, олардың бірнешеуі.

Құпиялылық

Сарапшылар MEMS құпиялылық мәселелеріне алаңдайды. Смарт құрылғылар бағдарламаланған кез келген нәрсені жаза алады. Көлемі кішірек болғандықтан, оларды анықтау қиын. Мұнда сіз тақырып бойынша қиялды қоса аласыз: егер ақылды шаң дұрыс емес қолдарға түссе ше ...

Бақылау

Миллиардтаған ақылды шаң бөлшектері таңдалған аумаққа оңай шашырап кетеді. Ал қажет болса, оларды біріктіру оңай шаруа емес.

Көлемді ескере отырып, шаң бөлшектерін анықтау қиын. Ал «ұнтақталған» бөлшектердің бәрі одан да көп. Сонымен қатар, тіпті аздаған «анықталмаған элементтер» ақпаратты «біріктіруді» жалғастырады.

Бағасы

Бұл жаңа технология. Сондықтан оны жүзеге асырудың құны өте жоғары. Құны азаймайынша, ақылды шаң көпшіліктің қолы жетпейтін болады.

Ақылды шаң әлемді бұзады ма?

MEMS технологиясы экономикаға және жалпы әлемге кедергі келтіруі мүмкін. Оны 1992 жылдан бері жасап келе жатқандар айтады. Бұл идея қолдау тапты ірі компанияларзерттеулерге инвестиция салған. Олардың қатарында General Electric, Cargill, IBM, Cisco Systems бар.

Сондықтан, барлық жерде ақылды шаңды «таратудан» гөрі, барлық «қауіпті» сәттерді жою маңызды.