스마트 더스트: 먼지는 이미 사람을 도울 만큼 똑똑합니다. 스마트 더스트란 무엇이며, 스마트 더스트의 확산이 우리 주변 세상을 어떻게 변화시키는가 스마트 더스트

IPLIT RAS와 지적 연구 연구소 "LINTECH"가 개발 중입니다. 분산 기술 센서 네트워크 (RSS). LINTECH LLC의 총책임자는 우리나라가 RCC 산업 발전에 있어 유례없는 도약을 하는 것이 얼마나 현실적인지 이야기합니다. 유리 아우레니우스.

불행하게도 페레스트로이카 시대, 90년대의 혼란, 21세기 초의 정치적 안정 확립 기간 동안 러시아가 서구에 뒤쳐지고 급속도로 성장하는 잠재력을 지닌 기술 진보의 전략적으로 중요한 분야가 있습니다. 아시아 호랑이.

이러한 과학 분야 중에는 마이크로 전자 공학, 기술 사이버네틱스, 로봇 공학 및 국가 경제를 5차 기술 질서 산업으로 전환하는 데 기초가 되는 기타 여러 분야가 있습니다. 특히 주목할만한 것은 가장 중요한 생산 시설과 소위 생산 시설의 전체 단지에 대한 관리 효율성과 통제 품질이 가장 크게 좌우되는 통신 및 통신 기술의 개발입니다. 국가 경제.

인정할 가치가 있다 Wi-Fi 표준그리고 블루투스는 우리가 가장 진보되고 가장 진보된 것으로 인식하고 있습니다. 효과적인 수단통신은 가장 현대적이고 신뢰할 수 있는 것과는 거리가 멀습니다. 전 세계적으로 점점 더 많은 제품이 대량으로 실용화되고 있습니다. 분산 센서 네트워크(DSN), "스마트 더스트"로 작동할 준비가 되어 있음 - 독립적으로 단일 지능형 네트워크로 구성하고 수천 개의 대상 매개변수를 기반으로 아파트, 주거용 건물, 전체 도시, 심지어 대륙까지 제어합니다.

이는 기존 무선 네트워크보다 수십 배 더 안정적이며 사실상 사람의 개입 없이 광범위한 중요한 작업을 자동으로 해결하는 시스템을 생성할 수 있습니다. 오늘날에도 이러한 인간이 만든 격차를 메워 러시아를 무선 통신 분야의 첨단 혁신 열차의 마지막 열차로 몰아넣을 수 있는 기회가 여전히 남아 있습니다.

지그비 표준 국산 칩 개발을 위한 가장 유망한 프로젝트다양한 분야에서 활발하게 응용할 수 있는 소프트웨어를 레이저 연구소의 팀이라고 할 수 있습니다. 정보 기술 RAS(Shatura) 및 지적 연구 연구소 "LINTECH". LINTECH LLC의 총책임자는 우리나라가 RCC 산업 발전에 있어 유례없는 도약을 하는 것이 얼마나 현실적인지 이야기합니다. 유리 아우레니우스.

─ 유리 씨, 이 기술의 특징이 무엇인지 손가락으로 말해주세요. 센서 네트워크는 약간 공상과학처럼 들립니다.

─ 우리 기술 이사 Igor Voronin이 RSS 분야에서 러시아 최고의 전문가 중 한 명이라고 말하면 더 좋을 것입니다. 센서 네트워크에는 많은 기능과 장점이 있습니다. 아마도 두 가지 주요 요소가 있을 수 있습니다. 무작위로 위치한 센서 네트워크 모듈은 즉시 독립적으로 단일 네트워크로 구성됩니다. 두 번째는 Wi-Fi와 Bluetooth가 "스타" 기술을 사용하여 구축되었다는 것입니다. 이는 하나의 포인트가 모든 사람에게 배포되는 것입니다. 네트워크 설정및 기타 "자식" 장치가 여기에 연결되며 ZigBee 표준에 따른 네트워크는 혼합 네트워크가 될 수 있으며 혼합 네트워크 자체가 무작위 연결 구조로 형성됩니다. 센서 네트워크는 MESH입니다. 시각적으로 이는 별(“점-다점”)이 아니라 낚시 그물을 나타냅니다. 이러한 네트워크의 각 요소는 많은 인접 요소와 상호 작용하여 필요한 연결을 형성합니다. 이는 데이터 전송의 신뢰성을 크게 향상시킵니다. 참여자가 많을수록 데이터 전송의 신뢰성이 높아집니다. 네트워크는 기본 기능을 유지하면서 활성 장치의 최대 40%를 잃을 수 있습니다. 적용 범위는 일반 가전제품부터 심각한 모니터링 및 생명 유지 시스템까지 사실상 무제한입니다.

그러나 동일한 표준의 모듈을 하나의 네트워크에 연결하는 것이 가장 어려운 작업은 아닙니다. 이는 자동으로 발생합니다. 그러나 이러한 각 네트워크에는 서로 다른 요구 사항이 있습니다. 일부는 지점에서 센터로 데이터를 자주 전송해야 하고, 다른 일부는 매 시간마다 한 번씩, 다른 일부는 지정된 기간 동안 데이터 전송을 보장하고, 다른 일부는 한 번 켜는 작업을 수행할 수 있습니다. 1년 동안 화재가 발생하고 데이터를 전송하고 나머지 시간에는 "절전" 상태로 유지됩니다. 배터리를 교체하지 않고도 최대 네트워크 성능을 발휘해야 합니다. 다양한 네트워크 요구 사항에 따라 다양한 문제가 해결됩니다. 이로 인해 네트워크 구성 요소의 상호 작용을 위한 다양한 프로토콜과 알고리즘이 생성됩니다. 즉, 이 경우 귀중한 에너지를 낭비하지 않도록 모든 센서를 동시에 "깨우고" 정보를 전송한 다음 다시 잠들게 하는 방법입니다. 또는 반대로 데이터를 수집하고 중앙 데이터 수집 및 처리 노드로 전송하기 위해 어떤 방식으로 전원을 켜고 절전 모드로 전환해야 하는지도 알 수 있습니다.

네트워크는 소위 노드로 구성됩니다. 낭비하는 사람들 각 노드는 트랜시버, 명령을 처리하는 메인 칩(마이크로프로세서), 최신 자율 전원 공급 장치 및 일종의 센서인 소프트웨어 및 하드웨어 장치입니다. 모르신다면 러시아어로 센서는 센서입니다. 여러 개의 서로 다른 센서를 각 모트에 연결할 수 있습니다. 하나의 노드에 더 많은 센서를 부착할수록 더 많은 매개변수를 측정할 수 있지만 동시에 배터리 전력 소모도 증가합니다. 센서는 일반적으로 표준입니다. 이는 온도, 압력, 습도, 조도, 진동, 소음, 공간 내 위치(경사계), 회전수(인코더), 방사선, 일산화탄소(CO/CH)에 대한 측정값입니다. 센서 외에도 제어식 액추에이터도 설치할 수 있습니다. 그런 다음 각 네트워크 노드는 " 스마트 하우스- 필요한 정보를 수집하여 처리를 위해 전송한 다음 "중앙에서" 제어 신호를 수신하여 처리를 위해 액추에이터에 보냅니다. 그리고 시스템의 신뢰성에 대한 전선이나 의심이 없습니다.

센서는 특별히 설계될 수도 있습니다. 하지만 이 경우 노드 비용이 급격히 증가합니다. 일반적으로 네트워크를 구축하는 데 수십 개의 노드가 사용되며 표준 센서를 사용하려고 합니다. 대량 생산, 수리 가능 또는 신속한 교체로 인해 가격이 저렴합니다. 가장 중요한 것은 필요한 매개 변수를 충족한다는 것입니다. 네트워크에는 코디네이터(네트워크 동기화의 기본 기능을 수행하는 더 스마트한 모트)가 있으며, 켜져 있으면 사용 가능한 모든 장치를 폴링하고 이를 기반으로 네트워크를 구축합니다. 중간 노드(리피터 또는 라우터)가 있습니다. 세 번째 수준은 최종 장치입니다. 센서가 부착되어 있습니다. 중계기를 통해 수집된 데이터가 패킷으로 전송되고 모두 단일 수집 지점으로 흘러가는 네트워크가 구축됩니다. 장치 간 거리는 원칙적으로 현재 100미터를 초과하지 않습니다. 이미 칩이 개발되어 판매되고 있지만 최대 1km 거리에서 서로 통신합니다. 사실, 동시에 신호가 더 먼 거리로 이동하면 배터리 소모가 더 많아지고 네트워크가 에너지를 더 빨리 소모한다는 것을 이해해야 합니다. 센서 네트워크를 위한 특수 운영 체제인 TinyOS가 있으며, Linux와 유사한 운영 체제의 경우 모든 개발은 일반적으로 C 언어로 수행됩니다.

─ 와! 이러한 네트워크의 도움으로 거대한 공간을 제어하는 ​​것이 가능하다는 것이 밝혀졌습니다.

─ 그렇지 않으면! 예를 들어 64,000개의 칩을 1km 거리에 배치하면 첫 번째와 마지막 칩은 다시 1km 거리에 있게 됩니다. 왜냐하면 우리는 이렇게 해서 전 세계를 돌아다닐 것이기 때문입니다. 사실, 아직 이러한 글로벌 실험을 수행한 사람은 없지만 영국에서는 이미 센서 네트워크를 사용하여 거리 조명을 제어하고 있습니다.

─ 실제 사례로 보여드릴 게 벌써 있으신가요?

─ 현재 우리는 이미 테스트 운영 단계에 있는 여러 프로젝트를 진행하고 있습니다. 예를 들어, 산업 모니터링 분야의 프로젝트입니다. Shaturskaya GRES No. 5 영역에서는 블록 No. 1-6의 공급 펌프 재순환 라인에 대한 열 제어를 수행하기 위해 RSS 네트워크가 배포되었습니다. 연구 지역의 파이프라인 온도는 정상 상태에서 230°C입니다. 측정 정확도는 5~10도이며 10초마다 측정됩니다. 이러한 기술 모니터링은 에너지 기업뿐만 아니라 지역 보일러실, 전기 배전반 및 화학 물질 생산에서도 가능합니다. 왜냐하면 RSS는 빠른 설치, 단순성 및 유지 관리 용이성이라는 장점을 갖고 있기 때문입니다.

우리는 주택 및 공동 서비스 시스템에서 센서 네트워크를 사용하는 데 큰 관심을 기울이고 있습니다. 우리는 이미 여러 도시에서 개발을 진행하고 있으며 별장 마을모스크바 지역. 저는 이러한 개발 방향이 아마도 경보 및 보안 시스템과 함께 가장 유망하다고 생각합니다. 분명히 RSS를 사용하면 모든 도시 주택 및 공동 서비스 시스템에 대한 엘리베이터 및 엔지니어링 모니터링을 수행할 수 있을 뿐만 아니라 모든 주택 관리를 조직화할 수 있습니다. 기술 장치주거 및 행정 건물, 요금 청구에 필요한 계량 장치로부터의 데이터 수집, 모든 유형의 경보 시스템(도난, 화재) 및 보안(패닉 버튼, 열쇠 고리) 등이 구현되었습니다. PSS를 기반으로 한 사내 엔지니어링 시스템이 사고나 누출 발생 시 도움을 주는 것이 매우 중요합니다. 자동 모드 3방향 밸브를 차단하는 동시에 담당 파견자에게 누수 위치를 알려 긴급 배관 누수를 방지합니다. 실내의 습도와 온도 등 환기 조절도 가능합니다. 이러한 시스템이 제대로 작동하면 손실이 최소화되고 각 사용자에 맞게 설정이 유연해집니다. 이로 인해 요율이 낮아지고 보험 회사의 이자가 발생하게 됩니다. ...

약– 환자의 원격 모니터링. MONIKI의 기능 진단 부서에 환자 모니터링 시스템을 배포할 계획입니다. 병원의 환자들은 압력, 체온, 심장 활동을 측정하기 위해 팔찌 형태의 센서를 착용합니다. 주치의가 XBee 레코더를 통해 환자의 상태에 대한 정보를 얻을 수 있는 중앙 서버로 데이터를 전송합니다. 예를 들어 집에서 일부 범주의 환자에게 유료 의료 관찰 서비스를 제공하는 것이 가능합니다. 이 경우 PCC 키트는 환자에게 발급된 게이트웨이가 데이터 저장 서버와 연동되도록 설치된다. 환자는 중앙 데이터 수집 지점 범위 내에서 이동할 수 있습니다. 그런 다음 환자에게 매우 위험한 상태가 발생한 경우 경보 신호가 중앙 서버로 전달되고 경보 신호가 처리되어 전문의에게 발행되며 주치의가 의사 결정을 내릴 수 있도록 환자에 대한 전체 데이터가 표시됩니다. 필요한 조치.

Rosatom과 함께 우리는 핵 위험 시설의 방사선 모니터링 문제를 연구하기 시작했습니다. 기존 연구용 원자력 시설(RNI) 및 기타 핵 위험 시설의 건물 상태를 모니터링하기 위한 시스템에 RSS를 사용하는 가능성, 전망 및 문제점에 대한 연구가 진행되고 있습니다. RSS는 디미트로프그라드에 있는 원자력 연구소 건물의 일부에 배치되었으며 실제 조건에서 시스템의 동작에 대한 연구가 수행되었습니다. 증가된 배경 방사선에 노출되었을 때 시스템 신뢰성 문제, 방사선 및 핵 위험 건물 건설에 사용되는 "무거운" 콘크리트로 만들어진 구조물 형태의 장애물이 있는 경우 RSS 노드를 통신하는 데 사용되는 무선 신호 전파 문제 물체도 조사됐다.

러시아 철도청은 윤륜의 온도를 제어하는 ​​시스템을 개발하고 있습니다. RSS를 사용하면 전기 열차가 KTSM 데이터 수집 지점을 통과할 때 온도를 개별적으로 측정할 때 현재 수행되는 것보다 더 저렴하고 안정적인 방법으로 이 문제를 해결할 수 있습니다. 실험 구역은 계획대로 통근 전기 열차의 Kurovskaya 창고에 배치될 예정입니다. 운전 중에 운전자는 실시간으로 휠셋의 온도 정보를 얻을 수 있습니다. 수집된 데이터를 중앙 데이터베이스에 저장하는 것도 가능하며, 전기 열차가 지나가는 역에서 역무원이 접근할 수 있습니다.

우리의 건설 시스템(건물 및 구조물의 정착 및 편차 모니터링)에 관심이 있습니다. 잠재 고객 – “Rosstroy”. 가까운 장래에 RSS를 기반으로 하는 건물 및 구조물에 대한 분산 모니터링 시스템을 구축하여 모스크바 지역에 존재하는 두 개의 구덩이 건설 구역의 침하 값, 수직 편차 및 균열 개방을 실시간으로 모니터링할 계획입니다. 데이터를 중앙 서버로 출력하고 WEB에 게시합니다.

물류 – 상품 이동을 통제합니다. 물류 자동화 단지의 경우 데이터 수집 지점을 기준으로 위치를 지정하고 중앙 서버에 정보를 저장하여 창고 간 및 창고 내에서 고유 식별자를 사용하여 무선 장치의 이동 경로에 대한 데이터 수집을 구성하는 것이 가능합니다. 이러한 방향의 일환으로 센서 기술의 대량 보급을 통해 상품 유통 흐름, 마케팅 계획 관리 등에 대한 정보도 생성할 수 있습니다.

현재 모든 구현 프로젝트를 나열하는 것은 불가능합니다. 센서 네트워크의 적용 범위가 매우 넓다는 점을 다시 한 번 말씀드리겠습니다. 현재 우리는 최소 20개 이상의 다양한 영역을 다루었으며 이 방향으로의 작업이 진행 중입니다. 비상 상황부, 광부, 산업 기업, 교육 시스템 등을 위한 솔루션이 진행 중입니다.

─ 그럼 우리 레이저 연구소를 기반으로 러시아 버전의 센서 네트워크용 장비를 개발 중이신가요?

─ IPLIT RAS는 센서 네트워크와 협력하여 다양한 특성을 개발하고 연구합니다. 칩은 모두 미국에서 개발되고 중국에서 제조되기 때문에 우리가 구입할 수 있는 마이크로프로세서 기반이 러시아에서만 제한됩니다. 글쎄, 또는 선택적으로 해외에서 주머니에 넣어 꺼내십시오. 지금은 다른 옵션이 없습니다. 그리고 우리는 네트워크를 가능한 한 오랫동안 작동하게 만드는 방법, 신호가 네트워크를 통해 안정적으로 전달되도록 보장하는 방법, 데이터가 포함된 패킷 경로를 최대한 빠르게 만드는 방법 등의 측면에서 네트워크를 연구합니다. . 이러한 파트너십으로 인한 시너지 효과는 매우 유망합니다.

─ 이 분야에서 러시아 과학은 외국 동료들보다 훨씬 뒤떨어져 있습니까?

─ 상용화와 실용화 측면에서 일본, 유럽연합, 미국 연구센터가 이미 갖고 있는 잠재력과는 아직 거리가 멀다. 과학적 측면에서 볼 때 이제 러시아에는 고유한 발전을 통해 상당히 강력한 학교가 형성되었습니다. 오늘날 우리는 선도적인 국제 과학 저널에 결과를 발표하기도 합니다. 진전이 있습니다. 이제 가장 중요한 것은 대량 생산되는 저렴하고 "올바른" 엔진을 찾는 것이며 이는 기술의 획기적인 발전이 될 것입니다. 예를 들어 모든 가전 제품에는 진공 청소기 내부와 같은 센서 네트워크 요소가 장착되기 시작할 수 있습니다. 세탁기, TV 등 온도 센서가 300~400도로 설정된 센서 네트워크 배포... 주거용 아파트 전체의 가정용 장치에 배치된 센서는 아파트 거주자보다 훨씬 일찍 특정 아파트 옷장의 화재에 대해 네트워크를 통해 센터에 보고합니다. ... (특히 집에 없을 때) . 센서를 TV에 놓거나 뮤직센터긴급 상황 중에는 이 장치를 사용하여 긴급 상황에 대해 통신합니다. 그리고 이 정보는 주소 지정이 가능합니다. 각 칩은 네트워크에 자체 MAC 주소를 갖고 있으며, 데이터 수집 및 처리를 위한 다른 칩 및 게이트웨이와의 연결이 실제로 위치를 결정합니다. 대량 생산 시 이러한 네트워크 요소는 비용이 적게 들고 '스마트 더스트'와 같은 기능을 수행해야 합니다.

─ 일반적으로 귀하의 목표는 이 기술을 소비자에게 완벽하게 구현하는 것입니다...

─ 예 - 핵심 기술 범주에 속하며 생산 라이센스를 구매하는 것이 불가능한 모든 인프라, 소프트웨어, 센서 및 칩 자체를 생각해 내는 것입니다. 그리고 인터페이스와 다양한 센서, 데이터 교환 알고리즘 등 전체 라인을 개발하면 본격적인 기성 제어 및 모니터링 시스템을 생산하고 글로벌 시스템을 포함한 시장에 진출하고 서비스를 창출할 수 있을 것입니다.

─ 현재 프로젝트는 어느 단계에 있는지 알려주세요. 내가 아는 한, 당신은 이제 Skolkovo로 이동 중입니다...

─ 순수 과학이 있던 시절. 작년 말에 우리는 Skolkovo 재단에 레지던트를 신청했고 긍정적인 결정을 받았으며 2013년 봄부터 우리는 혁신 센터의 본격적인 레지던트가 되었습니다. Skolkovo는 자금 조달을 유치하고 프로젝트를 상용화 단계로 개발하며 적절한 지위를 가질 수 있는 기회입니다. 우리 돈으로는 이 일을 할 수 없습니다. 오늘 우리는 프로토타입 솔루션 구축, 실험 구역 형성, 연구 결과 처리, 발명품 최종화 및 특허 취득 단계를 거치고 있습니다.

─ 계획대로라면 상용화 단계는 언제쯤 도래할 예정인가요?

─ 내년 말쯤으로 생각하고 있어요.

─ 프로젝트에 이미 얼마나 투자되었나요?

─ 약 1,500만개.

─ 달러?

─ 아니, 루블. 이제 우리는 상업적인 결과를 얻기 위한 노력을 계속하기 위해 외부 투자를 유치할 계획입니다. 우리는 우리의 성공을 100% 확신합니다.

─ 값싸게 '스마트 더스트'를 만들려면 어떻게 해야 할까요? 기술을 저렴하게 만들 계획이 있나요?

─ 여기에는 대량 수요라는 레시피가 하나뿐입니다. 오늘날 연구용 칩 하나의 가격은 30달러가 넘고 처음 100개 칩의 가격도 이미 1,800달러입니다. 수백만 달러의 비용이 1~2달러를 넘지 않아야 한다는 것은 분명합니다. 그러면 '스마트 더스트'의 시대가 올 것이다.

─ 대량생산을 위해서는 직렬공장을 만들어야 하나요?

─ 첫째, 기술의 요소 기반과 하드웨어 인프라를 구축해야 합니다. 우리는 다음과 접촉하고 있습니다 러시아 회사마이크로 전자 부품 개발을 위한 CAD를 제공할 ITFY입니다. 회사 사장 Leonid Svatkov가 이끄는 ITFY 동료들은 IBM Corporation과 함께 특별히 러시아를 위한 ITFY 프로젝트를 시작했습니다. 이 프로젝트는 칩 및 칩의 공동 개발을 위한 포괄적인 인프라 솔루션을 위한 "전자 기술 센터"(CET)를 개설했습니다. 프린트 배선판 IBM 하드웨어 및 소프트웨어 플랫폼을 기반으로 합니다. SPIEF 2012에서 전자기술센터(CET) 설립이 발표되었습니다.

─ 어느 정도의 생산량을 창출할 계획입니까?

─ 말하기 어렵다… Wi-Fi 기술오늘날 Bluetooth는 모든 휴대폰에 탑재되어 있으며 수백만 대가 생산 및 판매됩니다. 우리는 네트워크와 동일한 적용 범위에 중점을 둡니다. ~에 휴대폰당사는 어떠한 주장도 하지 않지만 가전제품, 자동차, 장난감, 콘솔, 컴퓨터 등이 원하는 보장을 제공할 수 있습니다. 프로젝트가 수익성을 갖기 위해서는 세계 시장 진출이 필요하다. 지금 프로젝트를 올바르게 시작하고 자금 조달에 문제가 없다면 5년 안에 센서 네트워크가 어디에나 있게 될 것입니다.

─ 왜 Skolkovo인가?

─ Skolkovo는 프로젝트의 적극적인 개발을 위한 모든 조건을 제공합니다. 현금연구개발을 위해. 우리는 이미 프로젝트에 대한 벤처 투자 유치 가능성에 대해 여러 유명 벤처 펀드와 협상을 진행하고 있습니다. 앞으로 우리는 합작 생산 벤처 설립을 목표로 이 분야의 유명한 세계 지도자들과 접촉할 것입니다. 대규모 투자자들은 실질적인 관심이 있고 유망한 기술에 투자할 수 있다면 상당한 상업적 결과를 얻을 수 있다는 것을 이해합니다. Skolkovo는 프로젝트에 대한 자금 조달 및 포괄적인 지원을 얻을 수 있는 모든 가능성을 가지고 있습니다. 그래서 그곳의 분위기는 매우 우호적입니다.

─ 그렇군요. Skolkovo에서는 과학적 개발을 완료하고, 칩을 설계한 다음, 투자자를 찾고, 중국에서 칩을 스탬프하고, 다양한 센서 네트워크 작업을 위한 소프트웨어를 만들고 궁극적으로 비상 상황부, 소방관 등을 위한 완제품을 만들게 됩니다.

─ 자체 부품을 스탬핑하는 것은 여전히 ​​미래의 과제입니다. 오늘날 가장 중요한 것은 다양한 기술 문제에 대한 솔루션을 제공하는 다양한 네트워크 알고리즘의 개발, 데이터 교환 프로토콜, 인터페이스, 분산 데이터 수집 시스템 및 계산의 개발입니다. 우리의 개발은 승인된 표준의 모든 네트워크에 적용 가능하므로 현재 첫 번째 단계에서는 중국의 모든 것을 스탬프 처리하고 전 세계에 네트워크를 형성하며 네트워크가 우리의 상호 작용 소프트웨어를 사용하여 할당된 작업을 수행하도록 합니다. 하나의 소스에서 완전한 세트를 발행하는 것도 좋지만 앞으로는 이렇게 될 것이라고 생각합니다.

─ 그리고 이 모든 것이 향후 2~3년에 걸쳐 이루어질 계획인가요?

─ 네... 우리는 단지 몇 년 동안의 계획을 가지고 있습니다. 물론 가장 중요한 것은 자금 조달입니다. 하지만 우리는 가만히 있지 않습니다. 센서 네트워크 기술은 상업적으로 가장 유망한 기술 중 하나이며 글로벌 성과를 거두고 있기 때문에 이미 많은 대규모 벤처 펀드가 우리 프로젝트에 적극적으로 관심을 갖고 있습니다.

─ 영상은 어디서 구하나요? 내가 이해하는 한 그것들이 부족합니다.

─ 우수한 엔지니어링 인력은 항상 찾기 어렵습니다. 우리가 해당 지역을 살펴보지만 거기에는 여전히 총명한 두뇌와 진정한 인재가 있습니다. 현재 여러 연구 기관이 센서 네트워크 주제에 관심을 갖고 있으며 우리도 이들과 협력할 예정입니다.

─ 기술 기반 - 이 레이저 연구소에서요?

─ 우리는 IPLIT RAS와의 상호 이익이 되는 파트너십을 기대하고 있습니다... 연구소에서 이 방향을 주도하는 개발자이자 정보 기술 부서의 책임자인 Igor Voronin은 LINTECH의 기술 이사이기도 합니다. 이는 매우 생산적인 파트너십임이 밝혀졌습니다. 그리고 개발 본부와 함께 우리는 Skolkovo로 이전하고 있습니다.

─ 거기까지 가는 것이 매우 어렵다고 하더라고요. 뇌물이라도 필요하다...

─ 저는 개인적으로 돈을 위해 Skolkovo에 갈 가능성에 대해 모르겠습니다. 지난 2년 동안 그는 3개의 혁신적인 프로젝트에 적극적으로 참여했으며 현재는 모두 재단의 거주자입니다. 한 회사는 파노라마 또는 구형 사진에서 기성 3D 모델을 자동으로 얻을 수 있는 소프트웨어를 적극적으로 개발하고 있습니다. 그런데 우리는 이 작업을 크게 최적화하기 위해 터치 솔루션을 사용할 것을 제안했습니다. 다른 프로젝트는 예를 들어 페인트 및 바니시를 적용하는 기술과 관련이 있습니다.... 이것은 또한 유망한 주제임이 밝혀졌습니다. 방향이 전혀 다르네요...

내 생각에는 Skolkovo가 독특한 아이디어와 개발을 종합적으로 평가하기 위한 적절한 전문가 시스템을 만들었다고 생각합니다. 아이디어의 기본 원칙을 명확하게 전달하고 개발이 혁신 센터의 기존 프레임워크에 적합하다면, 그게 바로 거주 자격과 작업입니다.

─ 명확한 전략과 이를 구현하기 위한 준비된 팀을 갖춘 유망 기술을 개발한 러시아 개발자라면 실제로 Skolkovo에 갈 수 있다고 말하고 싶나요?

─ 훌륭하다고 생각되는 아이디어가 있고 개발, 구현, 수익 창출의 모든 단계를 명확하게 이해하고 있다면 - 와서 이야기합시다... 저는 그러한 프로젝트를 맡습니다 - 저는 국제 표준에 따라 아이디어를 공식화하고 작업합니다 투자 및 상업적 관점의 비전에서 프로젝트를 진행한 다음 기술 단지, 비즈니스 인큐베이터 및 투자 기금으로 홍보합니다. 그리고 이것은 Skolkovo 뿐만이 아닐 수도 있습니다. 오늘날에는 많은 상호작용 작업이 있습니다. 동일한 클러스터 내에서도 일부 개발자는 다른 개발자가 무엇을 하고 있는지 모르는 경우가 있으며... 엄청난 시너지 잠재력을 상실한 이상적인 파트너가 되는 경우도 있습니다.

─ Skolkovo에는 어떤 종류의 부패 스캔들이 있었습니까? 심지어 프로젝트 전체를 묻어버리고 싶다는 소문도 있던데...?

─ 이는 혁신 기업의 활동에 영향을 미치지 않았습니다. 일하는 동안 우리는 계속해서 일합니다. 우리는 우리 자신의 인상을 충분히 가지고 있습니다. 그리고 Skolkovo는 악의를 품은 사람들의 모든 부러운 찬사에도 불구하고 오늘날 두 번째 바람을 맞이하여 국내 혁신 산업을 육성하기 위한 힘든 작업을 계속 수행하고 있습니다...

차세대 스마트더스트 장치(“스마트 더스트”)는 실시간 무선 데이터 수집 가능성을 열어 엔지니어링 시스템, 의료 및 환경과의 상호 작용에 대한 아이디어의 변화를 가져올 것입니다. 그러한 장치가 어떻게 등장했는지, 현재 개발을 방해하는 요인은 TAdviser를 위해 특별히 준비된 저널리스트 Leonid Chernyak의 자료입니다.

20세기 90년대 초반, 미국 방위청 DARPA와 랜드사(Rand Corporation)의 공동 노력으로 성냥갑 크기의 최초의 자율정보장치인 모트(모트, 입자)가 탄생했다. 이는 특정 환경 지표를 측정하는 센서, 컴퓨터, 송신기 및 전원 장치(네트워크, 배터리 또는 태양 전지)로 구성되었습니다.

이 티트는 군사 및 정보 목적으로만 의도되었지만 5~7년 후 당시 시작된 "감각 혁명"의 결과로 유사한 민간용 장치가 등장했습니다. 동시에 해당 기술의 현대적 명칭인 스마트더스트(smartdust)가 탄생했고, 그 개별 구성요소는 지금도 여전히 모트(mote)라고 불린다. 특별 서비스의 통제를 벗어난 Mote는 외부 요인(강수량, 바람, 온도, 진동, 염분)의 영향으로 작동 중 성능이 저하되는 주로 교량과 같은 복잡한 엔지니어링 구조를 모니터링하는 등 다양한 목적으로 고안되었습니다. , 이는 부식을 유발합니다). 아마도 그러한 통제력이 부족했기 때문에 2018년 8월 제노아에서 다리가 무너졌습니다. 빙하, 숲, 화산, 바다 및 기타 모든 것에는 지속적인 모니터링이 필요합니다.

2000년대 초반 모트의 실험용 복사본은 아래 그림에 표시된 장치와 비슷해 보였습니다. 그것은 새로운 운동의 학문적 중심지인 버클리 대학교에서 만들어졌습니다. 이 방향의 리더는 미세 전자 기계 장치 분야의 연구로 유명하고 Dust Networks 회사의 창립자인 Kirs Pister 교수였습니다. 창작자들의 열정과 버클리의 전통적인 좌익 급진적 분위기는 "전 세계의 센서들 - 단결하라!"라는 슬로건을 탄생시켰습니다. 분석가들은 혁신에 관심을 가지게 되었고 Gartner는 주저 없이 2003년에 스마트더스트를 과대 광고 곡선의 시작 위치에 두었고 10년 안에 구현될 것이라는 전망을 내놓았습니다.

그리고 생각해 볼 것이 있었습니다. 스마트 더스트에 대한 아이디어는 구현하기 어려운 만큼 분명하다. 다음 번 스마트더스트 기술이 Gartner 곡선에 등장한 것은 2013년이었던 것은 우연이 아닙니다. 하지만 2015년부터 매년 10년 이상의 기술 성숙도 달성을 위한 관점을 가지고 가장 출발점에 놓이게 되었습니다. 이전 위치로 반복적으로 롤백되는 주된 이유는 네트워크 및 통신 기술의 준비가 부족했기 때문입니다.

최근까지 매우 구체적인 "더스트 네트워크"는 완전히 독창적이었습니다. 그들은 다른 유형의 네트워크와 분리되어 만들어졌지만 독창성에 대한 욕구 때문은 아닙니다. 시장에 요구 사항을 충족하는 제품이 없었기 때문에 이는 필요한 조치였습니다.

Mote 네트워크 접근 방식의 출발점은 정의에 따라 각 개별 장치의 송신기 전력이 무시할 수 있다는 사실입니다. 결과적으로 우리는 네트워크를 만들기로 결정했습니다. 무선 기술멀티홉은 체인 원리에 기초한 것으로, 즉 각 노드가 다른 노드에 대한 중계 역할을 합니다. 풀 메시 토폴로지는 신뢰성과 내결함성을 보장합니다. 네트워크 내에서는 더스트네트웍스가 개발한 자체 개발한 TSMP(TimeSynchronized Mesh Protocol)를 사용해 데이터 전송이 이루어지며, 게이트웨이를 통해 네트워크가 인터넷에 연결된다. 직원이 50명인 회사로서는 이는 대단한 성과입니다.

15년이 지나면서 티끌의 크기는 불과 몇 입방밀리미터로 줄어들었고, 가격은 10달러 이하로 떨어졌습니다. 그러나 통신 문제가 남아 있기 때문에 스마트더스트의 대량 배포에는 아직 충분하지 않습니다. 기술의 출현으로 상황은 근본적으로 바뀔 수 있습니다 이동통신 5세대 블루투스 5.0 및 . 이 경우 호텔 네트워크가 필요 없으며 각 모트는 인터넷에 직접 연결될 수 있습니다.

차세대 스마트더스트는 실시간 무선 데이터 수집 가능성을 열어 엔지니어링 시스템, 의료 및 환경과의 상호 작용에 대한 우리의 생각을 변화시킬 것입니다. 데이터 전송 및 피드백 상호 작용이 가능한 수십억 또는 수조 개의 장치는 요청 시 환경에 대한 다양한 물리적, 화학적 지표를 전송할 수 있습니다. 장치는 배터리로 전원을 공급받을 수 있으며 환경(진동, 빛)에서 에너지를 추출할 수 있습니다. 가장 접근하기 어려운 곳에 위치할 수 있습니다. 포괄적인 현상인 스마트더스트가 결국 4차 산업혁명의 상징인 사물인터넷(IoT)을 흡수할 것이라고 믿을 만한 이유가 있습니다.

WWW(World Wide Web)에 비유하면 스마트더스트를 사용하면 세상이 하나의 Real World Web으로 변하고 있다고 말할 수 있습니다. 정보가 무한한 삶, 칫솔 교체 필요성에 대한 사소한 메시지부터 다른 모든 공학 및 자연 물체에 대한 신뢰할 수 있는 정보를 얻는 것까지 모든 것을 배우는 삶을 상상하기는 여전히 어렵습니다.

그러나 완전한 정보 개방의 세계는 제임스 오웰이 소설 '1984'에서 묘사한 빅 브라더 효과로 인해 위협받고 있다. 이 위험은 일반적으로 다음과 같이 이야기할 때 기억됩니다. 소셜 네트워크에서, 그리고 다양한 형태의 추적을 통해 사람들이 접촉하는 많은 경우가 있습니다. 따라서 미래 스마트더스트 기술의 주요 과제 중 하나는 사적인 공간(프라이버시)의 보존이 될 것이다.

2013년 이후에는 여전히 미미한 스타트업의 물결이 나타나 스마트더스트에 참여할 수 있는 분야를 준비했습니다. 그들 대부분은 Dust Networks의 시스템 수준으로 올라가지 않았으며 다른 길을 택하고 투자를 정당화하기 위해 제한된 목표를 설정했습니다. 예를 들어 Koto Air(슬로베니아), QwikSense(네덜란드), Wynd Technologies 및 Birdi(둘 다)는 가정, 교육 기관 및 병원의 대기 상태를 모니터링하는 시스템을 제공합니다. American CivicSmart – 주차 관리.

이들 기업이 특정 문제를 해결하면서 미래를 준비하고 있다는 것은 분명하며, 5세대 통신 채널을 통해 연결되도록 설계된 센서를 비밀리에 개발하고 있습니다. 하지만 초소형 센서를 생산하는 큐브웍스(미국)와 정보 수집 및 데이터 저장을 위한 큐비센스 플랫폼 등 더 심각한 목표를 가진 기업도 있다.

CubeWorks 센서는 단일 칩에 위치한 네 가지 구성 요소로 구성됩니다.

• ARM Cortex M0 프로세서 및 4KB 메모리
• 충전기
• 무선 송신기
• 감지기

대기 모드에서의 전력 소비는 8nW입니다. 전송 중에는 증가하지만 충전기, 실내 조명 조건에서 1평방 밀리미터당 10nW를 제공하며 배터리와 결합하여 무제한 작동 기간을 제공합니다.

대형 벤더들, 주로 IBM도 스마트더스트에 주목하고 있다. 기업은 전통적으로 논리적으로 스마트더스트에 가까운 퍼베이시브 컴퓨팅(Pervasive Computing)이라는 테마를 개발해왔습니다. 그러나 이제는 아마도 스마트더스트로 방향을 바꾸고 있는 것 같습니다.

청색 거인은 모든 일을 빨리 처리하지 않습니다. 대중적인 통념에 따르면 IBM은 시장 규모가 10억 개가 넘는 경우에만 시장 부문을 개발하기 시작합니다. 분명히 회사는 아직 기다리고 있지만 분명히 시작 단계에 있습니다.

스마트더스트의 핵심은 저렴하면서도 강력한 프로세서다. 대량생산이 가능해 미래를 대비해 기업은 Think 2018 컨퍼런스에서 세계 최소형 컴퓨터를 발표했다. 크기는 1제곱미터입니다. mm. 작은 크기에도 불구하고 전력은 Intel 8086과 비슷합니다. 그리고 이 평방 밀리미터에는 프로세서와 메모리 외에도 장치에 전원을 공급하는 광전지와 광통신을 제공하는 내장형 광다이오드/광검출기 쌍이 있습니다. 외부 세계와. 대량 생산 시 장치 비용은 10센트 미만입니다.

스마트더스트란? 동영상.

이 컴퓨터의 후속 제품이지만 무선 채널을 통한 통신을 지원하면 미래 스마트더스트 장치의 기반이 될 수 있습니다. 그때까지는 광통신 기능을 갖춘 독립형 컴퓨터가 제품의 진위 여부를 인증하는 태그 역할을 할 수 있습니다. 위조하는 것은 불가능하며 스마트폰을 사용하여 데이터를 읽는 데는 비용이 들지 않습니다. 이러한 태그의 대량 생산은 가까운 미래에 스마트더스트의 기반이 될 것입니다.

스마트 더스트의 개념은 2001년 UC 버클리 캠퍼스의 크리스토퍼 피스터(Christopher Pister)에 의해 처음 소개되었습니다.

첨단기술에서는 생소한 '스마트 더스트'라는 용어는 컴퓨팅 능력을 갖춘 초소형 센서를 일컫는다. 무선 통신, 환경 매개변수 측정을 위한 데이터 및 민감한 요소를 저장하기 위한 메모리도 있습니다.
Smart Dust는 필요에 따라 노드가 서로 통신하는 무선 네트워크를 구성하는 데 적합합니다. 이러한 네트워크에는 분산 컴퓨팅 기능이 있으며 네트워크 대역폭은 크기에 따라 증가합니다. 센서 자체 외에도 센서 네트워크에는 여러 "게이트웨이"가 포함됩니다. 후자는 주변 센서로부터 정보를 수집, 처리 및 전달하기 위해 필요합니다. '스마트 더스트' 개념 개발의 첫 번째 단계에서 센서 제작자들은 크기를 줄이기 위해 부단히 노력했습니다. 그러나 구현 경험에 따르면 소형화가 업계에서 항상 환영받는 것은 아닙니다. 따라서 인텔사가 만든 첫 번째 '스마트 더스트' 샘플은 3 x 3 cm 크기의 보드입니다.
이미 구현된 새로운 센서의 또 다른 응용 분야는 급수 시스템을 모니터링하는 것입니다. 센서는 센서의 무선 통신 범위 내에 있는 가로등 기둥이나 집 어딘가에 위치한 특수 게이트웨이에 대한 떨림 및 환경 습도와 수도관 및 신호관에 설치됩니다. 센서는 배터리로 전원을 공급받고 게이트웨이는 네트워크로 전원을 공급받습니다. 보스턴에서는 이러한 네트워크가 이미 성공적으로 운영되고 있습니다.

현재 2세대 '스마트 먼지' 센서가 개발되고 있습니다. 이는 32비트 XScale 프로세서를 기반으로 하며 정보를 압축하고 보안을 보장하기 위해 특수 프로세서가 사용됩니다. 새로운 센서의 크기는 이전 세대 센서의 크기보다 거의 2배 더 작습니다. 새로운 센서는 대용량 RAM과 FLASH 메모리를 갖추고 있으며 다음을 기반으로 작동할 수 있습니다. 운영 체제리눅스. 또한 비디오 카메라 등을 통한 고속 정보 입력 기능도 갖추고 있습니다.

별도의 연구 영역은 에너지 공급 문제입니다. 예를 들어 10x10cm 크기의 태양광 패널에서 센서에 전력을 공급하는 프로젝트가 있으며 메커니즘의 진동을 전기로 변환하는 가능성이 탐구되고 있습니다. 차세대 센서의 도움으로 그들은 "선제적 또는 예측적 컴퓨팅"이라는 아이디어를 구현할 계획입니다.
지금까지 컴퓨터는 인간이 시키는 대로만 했습니다. 그러나 미래에는 PC가 스스로 우리의 요구를 예측하고 우리의 이익을 위해 독립적으로 행동하게 될 것입니다. 컴퓨터는 현재 상황을 분석하고 사전 계산을 하며 가능한 특정 옵션을 제공합니다. 추가 조치, 어떤 경우에는 자체적으로 작동하여 일상적인 절차를 수행할 필요가 없습니다.

무선 통신 기능을 갖춘 여러 개의 독립적인 소형 자율 장치로 구성된 센서 네트워크는 네트워크에서 자체 구성이 가능하고 서로 및 "센터"와 상호 작용할 수 있으면서도 상당한 신뢰성을 확보할 수 있습니다.

전쟁을 위한 스마트 더스트

'스마트 더스트'라는 개념은 Stanislaw Lem의 소설 'Invincible'에서 차용되었으며 최근까지 먼 미래의 것으로 여겨졌습니다. 이는 크기가 밀리미터 또는 미크론 단위로 측정되는 메커니즘인 마이크로 로봇의 아이디어를 기반으로 합니다. 개미 한 마리처럼 마이크로로봇 한 마리는 사실상 아무것도 할 수 없습니다. 그러나 그들 중 다수는 한곳에 모여 수십억 마리의 열대 개미 가족처럼 되어 가는 길에 있는 모든 생명체를 파괴합니다.

다음 중 하나 가능한 방법미군이 발명한 이 응용 프로그램은 적의 탱크를 격파하는 것입니다. 돌격을 운반하는 마이크로 로봇 구름이 장갑차를 감싸 폭발합니다. 또는 미세 폭발물을 사용하여 적군을 물리적으로 파괴합니다. 항공기(물론 무인)에서 투하된 클라우드는 자동으로 목표물을 검색하고, 목표물을 파괴하는 데 필요한 크기의 클러스터로 나누어 목표 주위에 달라붙고, 보호되지 않은 장소에 침투하여 동시에 폭발합니다. 그에 따른 체적 폭발은 장비 제어 시스템을 불태우고 재래식 무기로는 접근할 수 없는 최대 효율성으로 가장 보호된 방공호를 파괴합니다.

정찰 및 간첩 활동과 같은 보다 평화로운 용도에는 훨씬 더 복잡한 소프트웨어 알고리즘과 정교한 감시 및 통신 장비를 사용할 수 있는 능력이 필요합니다. 따라서 전문가들에 따르면 이르면 2014~2017년에 스마트 더스트의 도움으로 실현 가능해질 것으로 예상됩니다. 여기서의 작업 시나리오는 다음과 같습니다. 중요한 물체 근처에 분산된 구름은 그 물체를 향해 눈에 띄지 않게 이동하며 동시에 특수한 하위 구름을 배치할 최적의 장소를 선택합니다. 각 먼지 입자가 이웃과의 통신 인터페이스를 갖춘 매트릭스의 별도 픽셀을 나타내는 비디오 감시 클라우드는 공간에 대한 더 큰 개요를 위해 더 나은 위치를 차지하려고 노력합니다. 버그(또는 "midges")는 소리에 대한 제어를 설정합니다. 가장 어려운 부분인 정보 본부에 정보를 전송하는 것은 현대 RFID 시스템처럼 정보를 읽는 장치를 갖춘 에이전트를 보내지 않고서는 가까운 미래에 불가능할 것 같습니다.

러시아에서는 어떻습니까?

2007년 4월, 모스크바 에너지 연구소의 나노센터 책임자인 안드레이 알렉센코(Andrei Aleksenko)는 러시아에서 진행 중인 나노무기 개발에 대해 보고했습니다. 그에 따르면, 이 무기의 가장 큰 장점은 "나노 보호 외에는 다른 보호 수단이 없다"는 것입니다. 그는 개발의 비밀을 언급하면서 러시아 과학자들의 작업의 본질을 명확히하지 않았습니다.
국가 안보를 보장하기 위해 러시아는 이중 용도 나노기술을 개발해야 합니다. 그의 의견으로는 이러한 개발은 국경을 보호하고 인재로부터 보호하는 데 도움이 될 것입니다. 마지막으로, 소위 "스마트 더스트"는 영토에 대한 완전한 조사이지만 이는 현대 마이크로 및 나노전자공학의 개발을 통해서만 가능합니다.

푸틴 대통령은 2007년 2007년 세르게이 이바노프 제1부총리에게 나노산업 발전을 위해 할당된 공적 자금의 정확한 지출을 감독하라고 지시했다. 대통령은 Kurchatov Institute 과학 센터에서 열린 회의에서 "이것은 국가가 비용을 아끼지 않을 활동 영역입니다"라고 말했습니다.

이어 푸틴 ​​대통령은 이러한 목적을 위해 국가가 “많은 돈을 제공”하고 “효과적으로 사용하고 수익을 창출할 수 있도록 투자해야 한다”고 강조했다. 푸틴 대통령은 “목표를 아는 것도 매우 중요하다”고 언급한 뒤 직접 다음과 같이 나열했다. “나노기술은 확실히 초현대적이고 초효율적인 공격용 무기와 방어용 무기를 만드는 핵심 산업이 될 것이다. 연락."

영국에서는 50개의 장치가 하나의 떼로 결합되었습니다.

영국 과학자들은 최근 이 분야의 발전을 발표했습니다. 그들의 과학적 관심은 다른 행성에 대한 연구에 집중되었습니다. 바람에 날아갈 모래알 크기의 "스마트" 장치는 특히 화성 연구에 도움이 될 수 있습니다.
이러한 장치는 플라스틱 껍질로 덮인 컴퓨터 마이크로칩으로, 전기 충격이 가해지면 모양이 바뀌어 조작자가 결정한 방향으로 움직일 수 있습니다. 전자 "먼지"는 우주 탐사선의 코에 배치되어 다른 행성의 대기로 방출되어 바람에 의해 운반될 수 있습니다.

스코틀랜드 글래스고 대학교의 전문가들은 전국 천문학자 협회(National Association of Astronomers) 회의에서 동료들에게 이 분야의 발전 결과를 발표했습니다. Glasgow의 Nanoelectronics Research 센터 교수인 John Barker 박사는 무선 네트워크의 도움으로 필요한 경우 반경 1mm의 마이크로 장치를 무리로 형성할 수 있다고 말했습니다. Barker에 따르면 오늘날 적합한 크기의 칩과 장치가 존재합니다.

특정을 사용하는 경우 전하이러한 장치의 폴리머 껍질을 "주름지게" 하면 먼지 얼룩이 더 높이 올라가고, 평평하게 하면 아래로 내려갑니다. 그리고 무선 네트워크를 통해 마이크로 장치를 "무리"로 모을 수 있으며 Barker 박사와 그의 동료들은 수학적 모델이 과정.

"우리는 대부분의 입자가 가장 가까운 이웃과만 '대화'할 수 있다는 것을 확인했습니다. 그러나 입자가 많으면 훨씬 더 먼 거리에서도 통신할 수 있습니다."라고 스코틀랜드 과학자는 설명했습니다. "시뮬레이션 중에 우리는 50개의 장치를 하나의 떼로 통합하는 데 성공했으며, 강한 바람에도 불구하고 이를 수행했습니다."

과학자들은 이미 수 입방 센티미터의 부피에 센서, 에너지원, 디지털 통신 장치 및 네트워크 셀이 적합한 "스마트 더스트"의 기능을 시연했습니다. 그러나 다른 행성을 탐험하는 데 사용된다면 센서가 필요하며, 현재의 화학 센서는 너무 커서 날아다니는 전자 "모래알"에 맞지 않습니다. 그러나 연구자들은 앞으로 수십 년 안에 훨씬 더 작은 센서가 나타날 것으로 기대하고 있습니다.

2007년 4월, 존 바커(John Barker)는 표면의 한 지점에서 다른 지점으로 이동하여 모양을 바꿀 수 있는 다양한 소형 무선 센서인 "스마트 더스트"를 사용하여 화성 표면을 탐사할 가능성을 탐구했습니다. 바커 박사는 화성 표면에 있는 3만 개의 소형 센서의 움직임을 관찰하는 컴퓨터 모델을 개발했습니다. 모델의 각 장치는 위치를 결정하고 모양도 변경하여 매끄러운 표면을 고르지 않은 표면으로 또는 그 반대로 변경할 수 있습니다. 매끄러운 모양의 센서는 화성 바람에 의해 쉽게 집어 들고 운반될 수 있으며, 고르지 않은 모양을 갖게 되면 환경의 저항이 증가하여 다시 화성 표면에 떨어지게 됩니다. 따라서 장치의 모양을 변경하여 움직임을 제어할 수 있습니다. 계산 결과에 따르면 센서의 약 70%가 길이 20km의 주어진 경로를 성공적으로 커버할 수 있는 것으로 나타났습니다.

한편, 행성 간 연구는 스마트 더스트의 유일한 응용 분야와는 거리가 멀다. 다른 방법으로는 마이크로 장치를 사용하여 전장에 대한 정보를 수집하거나 시멘트에 내장하여 내부에서 교량, 건물 및 기타 구조물의 "상태"를 모니터링하는 것이 포함될 수 있습니다.

러시아 솔루션.

그러나 로봇은 미소위성 무리의 도움을 받아 지구 근처 우주를 탐험하는 등 평화로운 임무도 수행할 수 있습니다. 이는 여러 메커니즘을 동시에 제어하는 ​​방법이라는 어려운 문제를 야기합니다. 수만 대의 로봇을 하나의 센터에서 제어해야 한다고 가정해 보겠습니다. 각 로봇의 위치를 ​​추적하고 명령을 내릴 수 있는 강력한 슈퍼컴퓨터가 있어야 합니다. 이를 위해서는 엄청난 시간이 소요될 뿐만 아니라 매우 안전하지 않습니다. 제어 센터가 실패할 수도 있습니다. 각 로봇이 수락할 수 있도록 하는 것이 훨씬 쉽습니다. 독립적인 결정그리고 그들의 행동을 이웃의 행동과 조정하십시오.

2003년 러시아 타간로그 전파공학연구소 연구진이 발명한 동작 알고리즘은 다음과 같다. 첫째, 로봇은 단일 클라우드를 형성합니다. 그는 목표의 좌표를 들었습니다. 각 로봇은 자신의 좌표와 목표물의 좌표를 알고 가장 가까운 목표물을 선택하고 그 목표를 향해 이동할지 여부를 결정합니다. 이를 위해 그는 얼마나 많은 로봇이 이미 이 목표를 향해 가고 있는지 알아냅니다. 그 수가 충분하면 그는 다른 목표를 찾기 시작하거나 예비 상태로 남아 있습니다. 그렇지 않으면 공격하기로 결정하고 이를 이웃에게 알린다. 따라서 클라우드는 매우 빠르게 조각, 클러스터로 분할되어 목표를 향해 이동합니다.

클러스터링 프로세스는 주기적으로 갱신되어야 합니다. 이는 운영 환경의 변화를 고려하는 데 필요합니다. 예를 들어 로봇이 게임에서 빠지면 클라우드는 이를 인지하고 신속하게 백업 로봇으로 교체해야 합니다. 같은 방식으로 대상 좌표의 변경 사항을 고려해야 합니다. 대상은 클러스터의 일부 로봇에서 너무 멀리 이동할 수 있습니다. 이는 추가 병력을 그에게 가져와야 함을 의미합니다.

컴퓨터 시뮬레이션을 통해 제안된 접근 방식이 매우 효과적이며 마이크로 로봇의 의사 결정 알고리즘이 매우 간단하여 이러한 소형 생물의 작은 전자 두뇌에서 쉽게 구현될 수 있음이 나타났습니다. 또한 전체 절차는 매우 유연하여 마이크로 로봇의 손실과 대상의 행동 변화를 신속하게 고려할 수 있습니다.

미국은 이미 '스마트 더스트'를 적극적으로 테스트하고 있다.

미국에서도 이른바 '스마트 더스트' 개발이 진행되고 있다. 2002년에 버클리 캘리포니아 대학의 인텔 연구소 소장인 한스 멀더(Hans Mulder)는 "무선 통신 기능을 갖춘 초소형 자체 전력 센서 장치"라고 말했습니다. 그에 따르면 해당 장치는 이미 존재하며 테스트 중입니다.

앞으로는 다양한 위치에 배치된 수천 개의 저비용 무선 센서가 자체 네트워크로 연결되어 몇 년 내에 내장된 전원을 통해 전원을 공급받게 될 것입니다. 그 동안 센서 네트워크는 수백 개의 "먼지 덩어리"로만 구성될 수 있습니다. 이러한 장치는 여전히 너무 비싸고 작동 시간은 며칠 밖에 걸리지 않기 때문입니다. Mulder에 따르면, 센서 네트워크를 널리 채택하는 데 가장 큰 장애물은 약 150달러에 달하는 높은 전원 공급 장치입니다.

미군은 스마트 더스트 구현에 수십억 달러를 지출할 계획이다. 그들은 그만한 가치가 있다고 믿습니다. 적의 영토에 떨어진 나노로봇으로 구성된 "스마트 먼지"는 적에게 큰 피해를 줄 수 있습니다. 로봇은 스크랩 재료와 스파이로부터 자신의 종류를 재현하여 주 컴퓨터에 정보를 전송하고 센터의 명령에 따라 공격을 시작합니다. 적군의 몸에 침투하여(죽이거나 단순히 움직이지 못하게 함) 중지합니다. 어떤 엔진이든 신호의 방향을 바꾸거나 단순히 폭발하여 광대한 영토에 걸쳐 장비와 인력을 파괴합니다. 멀더는 미국 과학자들이 '스마트 더스트' 원리를 기반으로 여러 센서 네트워크를 개발했다고 말했습니다. 한 네트워크는 미군이 군사 장비의 움직임을 추적하기 위해 수천 개의 센서를 배치한 아프가니스탄 전투에서 테스트되고 있습니다. 또 다른 네트워크는 과학자들이 제비새의 이동을 연구하는 데 사용하고 있는 메인 주의 Wild Duck Island에서 사용되며, 또 다른 네트워크는 버클리 지진 시뮬레이터 시스템의 일부입니다.

'스마트 더스트'는 이미 판매 중

무선 데이터 교환을 지원하는 초소형 장치의 분산 네트워크인 '스마트 더스트' 개념의 선구자 중 한 명인 크리스토퍼 피스터(Kristopher Pister)가 기술 이사를 맡고 있는 더스트 네트웍스(Dust Networks)가 자사의 첫 제품을 시장에 출시했습니다. SmartMesh라고 불리는 최초의 스마트 먼지 테스트 키트는 "모트(motes)"라고 불리는 12개의 소형 장치로 구성됩니다. 장치와 소프트웨어 자체를 포함한 전체 키트의 가격은 4,950,000달러입니다.

연결된 기기 무선 회선온도, 풍속, 습도 또는 기타 매개변수를 모니터링하는 센서로부터 데이터를 전송할 수 있습니다. 기본적으로 배터리로 구동되는 무선 라우터입니다. 도움을 받으면 제어 시스템 등을 만들 수 있습니다. 생산 공정또는 보안 시스템. "먼지 티끌"의 데이터 교환 속도는 상대적으로 낮기 때문에 전력 소비가 적고 자율적인 소스에서 전력을 공급할 수 있습니다. 결과적으로 전원 공급 네트워크를 배선할 필요가 없고 전례 없는 시스템 유연성을 제공하므로 이를 기반으로 하는 운영 체제 비용을 크게 줄일 수 있습니다.
SmartMesh는 두 개의 다른 “계층”(한편으로는 센서, 다른 한편으로는 센서) 간의 데이터 교환을 구성할 수 있는 “계층”입니다. 정보 시스템, 다른 한편으로는 작동합니다. 각 "먼지 얼룩"은 노드를 나타냅니다. 무선 네트워크초저전력 소모로 데이터 교환. 데이터는 인터넷에서 패킷이 전송되는 방식과 유사하게 노드에서 노드로 전송됩니다. 단, 스마트 더스트 시스템은 사실상 업계 표준이 된 TCP/IP 대신 다른 데이터 전송 프로토콜을 사용합니다. 또 다른 차이점은 대부분의 경우 장치를 꺼진 상태로 유지하는 기술이 개발되었다는 것입니다. Chris Pister는 "라디오를 항상 켜두면 배터리 수명은 몇 주밖에 안 됩니다."라고 합리적으로 말합니다. 새로운 기술 덕분에 놀라운 결과를 얻을 수 있었습니다. AA 배터리의 "먼지 한 톨"은 배터리를 교체하지 않고도 3년 동안 지속될 수 있습니다. 소프트웨어모트와 함께 제공되는 Business 2.0을 사용하면 네트워크 자체를 구성하고 낮은 전력 소비를 보장할 수 있습니다.

개발 작성자에 따르면, "스마트 더스트" 개념이 더욱 널리 확산됨에 따라 제조업체는 말 그대로 모든 세부 사항, 장치 및 모든 방에 센서를 장착하기 시작할 것이며, 이를 통해 광범위한 범위를 모니터링하고 관리할 수 있는 가능성이 열릴 것입니다. 기술 프로세스또는 실시간 에너지 소비 등을 예로 들 수 있습니다. 이를 통해 특히 생산 효율성을 높이고, 보다 안정적인 보안 시스템을 구축하고(전체 보호 주변에 진동 센서 장착) 현장 생산성을 향상할 수 있습니다(각 공장의 토양에 수분 및 산도 센서 배치).
'스마트 더스트'라는 아이디어를 현실화하려면 상당한 투자가 필요했습니다. Dust Networks는 Foundation Capital, Institutional Venture Partners와 같은 회사로부터 개발을 위해 총 700만 달러 이상을 받았습니다. 그 중 하나가 CIA가 자금을 지원한 벤처 캐피탈 회사인 In-Q-Tel이었습니다. Dust Networks는 대규모 산업용 "스마트 더스트" 네트워크가 고객에게 얼마나 많은 비용을 지불하게 될지에 대한 데이터를 아직 제공하지 않았습니다.

가까운 미래.

일반적으로 센서 네트워크를 합리적으로 사용할 수 있는 시나리오는 매우 많습니다. 포도원 상태(습도, 온도, 성숙도, 해충 존재) 모니터링부터 문자 그대로 모든 것을 제어할 수 있는 본격적인 보안 시스템에 이르기까지 다음과 같습니다. 통제 구역의 위반자 존재부터 대기의 방사선 및 독성 물질 모니터링까지. 이상적으로는 미래에는 도시 건물과 자동차부터 인체에 이르기까지 모든 것에 센서가 장착될 것입니다.

미국 물리학자들은 나노튜브가 전파장과 공명한다는 사실을 발견했습니다. 이를 바탕으로 약 300~400MHz 주파수로 외부로부터 신호를 수신할 수 있는 수신기, 즉 진공관의 전파 범위를 조정할 수 있는 수신기를 제작했습니다. 튜브는 안테나와 수신기 역할을 모두 수행합니다. 미래 센서 네트워크의 다음 과제는 마이크로 및 나노 규모에서의 구현입니다. 인체 속으로, 건물 속으로, 구조물 속으로 등등. 10년 안에 나노전달물질을 이용한 나노기술이 우리 일상생활에 들어오게 될 것입니다.

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"생각하는 갈대"는 유명한 프랑스 철학자이자 자연주의자이자 작가인 블레즈 파스칼(Blaise Pascal)이 인류의 정신적 잠재력 전체를 특징짓는 유명한 문구입니다. 오늘날 미국 연구자들은 집단 인공 지능에 대한 새롭고 유사한 정의인 "스마트 먼지"를 내놓은 것 같습니다!

'스마트 더스트'라는 개념 자체가 스마트 더스트 2001년 캘리포니아 대학교의 미국 과학자 크리스토퍼 피스터(Christopher Pister)가 과학적 용도로 도입했습니다. 그러나 그 이전인 1992년에도 DARPA의 후원으로 미국에서 MTO(Microsystems Technology Bureau)가 창설되었습니다. 그 목적은 다음과 같은 마이크로프로세서와 같은 소형 마이크로전자 및 광자 장치를 만드는 것이었습니다. 다양한 종류의 미세 전자 기계 시스템 작업은 매우 적극적으로 수행되었으며 그 결과 같은 90년대에 Sandia 국립 연구소에서 약 1입방인치에 불과한 MARV(Miniature Autonomous Robotic Vehicle) 로봇 모델이 만들어졌습니다.

또한, 그들이 말했듯이, 이미 2000년에 그 크기가 4배로 줄었습니다! 또한 크기에도 불구하고 "기계"에는 8KB 메모리 프로세서, 온도 센서, 마이크, 비디오 카메라 및 화학 센서가 있습니다. 미래에는 이 로봇에 무선 통신 기능을 탑재하여 여러 개의 마이크로 로봇이 통합되어 몇 가지 공통적인 문제를 해결할 수 있도록 계획되었습니다.

글쎄, 예를 들어 (미군이 가정하는 것처럼) 탱크를 구름 형태로 감싸고 차량 내부의 균열과 누출을 뚫고 명령에 따라 폭발하려면 아마도 필요할 것입니다! 이러한 마이크로센서를 비행기에 사용되는 페인트에 추가하면 표면 상태에 대한 정보를 얻을 수 있습니다. 그리고 실내에 칠하면 화재, 연기, 심지어 과도한 이산화탄소 수준까지 신호를 보낼 수 있습니다. 물론 이러한 페인트는 평소보다 훨씬 더 비싸기 때문에 주거용 건물에서의 사용은 그리 가까운 미래는 아니지만 핵 잠수함 및 발전소에서는 문자 그대로 내일 사용할 수 있습니다. 이는 단지 "작은 것"의 문제입니다. 이러한 마이크로 장치를 만들고 전원을 공급합니다. 그건 그렇고, 온도, 동작 센서 및 무선 신호 송신기가 장착된 1입방 밀리미터 크기의 샘플이 이미 존재합니다. 1밀리미터란 무엇인가?!

시애틀에 있는 워싱턴 대학의 감각 시스템 연구소 소장인 조슈아 스미스(Joshua Smith)는 주변의 모든 것을 이러한 센서로 덮고 우리가 관심을 갖는 현상과 대상을 추적하도록 지시하는 것이 유혹적이라고 말합니다. 그러나 여기서 에너지 공급 문제가 발생합니다. 그러나 그들은 오늘날 이 문제를 해결하기 위해 동시에 여러 방향으로 노력하고 있습니다. 이는 작은 로봇의 "뒤"에 직접 위치한 작은 태양 전지판일 수도 있고, 열을 전류로 변환하는 열전 발전기일 수도 있습니다.

'스마트 더스트'에 대한 작업은 해외뿐만 아니라 러시아에서도 진행 중이다. 특히 Taganrog State Radio Engineering Institute의 과학자들은 원칙적으로 이러한 마이크로 로봇의 클라우드를 제어하는 ​​방법과 작업을 완료하기 위해 모두가 함께 작동하는 방법을 이해할 수 있는 수학적 모델을 만들었습니다. 처음에는 제어 컴퓨터로부터 작업을 수신하는 단일 덩어리를 형성합니다. 좌표와 대상의 좌표를 결정하는 각 로봇은 우선 자신에게 가장 가까운 로봇 수와 작업을 완료하기에 충분한 로봇 수를 알아냅니다. "예"라면 그는 다른 목표를 찾고, "아니요"라면 그는 그 대상으로 달려갑니다. 따라서 로봇 그룹이 형성되며 각 그룹은 자체 작업을 수행합니다.

물론 아름다운 해결책이지만 과학에서 흔히 발생하는 것처럼 완전히 다른 문제를 야기합니다. 사실 이러한 마이크로 모트를 제어 센터 및 서로 연결하려면 엄청난 에너지 소비가 필요합니다. 그러나 글래스고 나노전자공학 센터의 John Baiker 박사가 이미 해결책을 찾은 것 같습니다. 그의 의견으로는 한 로봇에서 다른 로봇으로 정보가 체인을 따라 전송될 수 있으므로 에너지 비용이 크게 절감될 것입니다.

그런 세상을 상상해 보세요. 무선 장치소금 결정 크기. 이러한 "난쟁이"는 자율적인 전원 공급 장치와 컴퓨팅 성능을 갖추고 있습니다. 또한 무선 데이터 전송을 위한 카메라와 메커니즘도 있습니다. 이러한 MEMS(Micro Electro Mechanical System)를 스마트 더스트라고 합니다. 그리고 곧 그들은 이웃에 “확산”될 수도 있습니다. 그것이 무엇인지, 그리고 "먼지 얼룩"이 어디에 사용되는지 알아 봅시다.

스마트 더스트는 무엇을 할 수 있나요?

MEMS에는 빛의 변동부터 온도 진동까지 모든 것을 감지할 수 있는 작은 센서가 장착되어 있습니다. 크기가 작기 때문에 장치는 먼지 입자처럼 공간에 떠 있을 수 있습니다. 그들은 할 수있다:

• 가속도, 전압, 압력, 습도, 소리 등을 포함한 엄청난 양의 데이터를 수집합니다.
• 내장된 컴퓨터를 사용하여 이 모든 것을 처리합니다.
• 데이터를 메모리에 저장하고;
• 정보를 구름, 기지 또는 기타 "먼지 덩어리"에 무선으로 전송합니다.

마이크로스케일 3D 프린팅

시중에서 판매되는 3D 프린터로 먼지 구성 요소를 인쇄하면 이 기술에 접근할 수 있습니다. 이전에 우리는 인간 생활의 다양한 영역에서 기술의 사용을 자세히 조사했습니다.

소형 센서의 광학 렌즈를 사용하면 초고화질 이미지를 얻을 수 있습니다. 이제 우리는 상상조차 할 수 없습니다.

스마트 더스트의 실용화

환경에 대한 정보를 놀라울 만큼 자세하게 수집할 수 있는 스마트 더스트의 잠재력은 많은 것에 영향을 미칠 것입니다. 이는 사물 인터넷(IoT) 기술에 수십억 달러를 곱한 것과 같습니다. 다음은 몇 가지 예입니다. 실용적인 응용 프로그램똑똑한 먼지.

• 농작물을 주의 깊게 모니터링하여 물주기, 비료 공급 및 해충 방제의 필요성을 결정합니다.
• 제 시간에 서비스를 제공하기 위해 장비를 모니터링합니다.
• 시스템 장애가 발생하기 전에 결함과 부식을 식별합니다.
• 안전을 위해 사람과 제품을 모니터링합니다.
• 측정할 수 있는 모든 것을 측정합니다. 그리고 거의 모든 곳에서.
• 모든 수단에 의한 운송을 포함하여 제조업체에서 매장까지 제품 배송을 제어합니다.
• 의학에서의 적용: 수술 없이 진단. 또한 장애인이 독립적으로 생활하는 데 도움이 되는 도구와 상호 작용하는 데 도움이 되는 장치를 제어합니다.
• 캘리포니아대학교 버클리캠퍼스 연구진이 스마트 더스트의 잠재력에 관한 논문을 발표했습니다. 뇌에 "뿌리도록" 이식하면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있습니다. 피드백그 기능에 대해.

스마트 더스트가 왜 위험한가요?

스마트 더스트의 확산을 가로막는 문제는 여전히 존재한다. 다음은 그 중 몇 가지입니다.

기밀성

전문가들은 MEMS 개인 정보 보호 문제를 우려하고 있습니다. 스마트 장치는 녹화하도록 프로그래밍된 모든 것을 녹화할 수 있습니다. 크기가 작기 때문에 감지하기가 어렵습니다. 그리고 여기서 주제에 대한 상상력을 펼칠 수 있습니다. 스마트 더스트가 잘못된 사람의 손에 들어가면 어떻게 될까요?

제어

수십억 개의 스마트 먼지 입자가 선택한 영역에 쉽게 흩어집니다. 그리고 필요하다면 그것들을 하나로 모으는 것도 쉬운 일이 아닙니다.

크기가 커서 먼지 입자를 감지하기가 어렵습니다. 그리고 모든 입자는 "분말"에서 나온 것이며 더욱 그렇습니다. 또한, 소수의 "검출되지 않은 요소"라도 계속해서 정보를 유출하게 됩니다.

가격

이것은 새로운 기술입니다. 따라서 구현 비용이 매우 높습니다. 비용이 내려갈 때까지 스마트 더스트는 많은 사람들에게 손이 닿지 않을 것입니다.

스마트 먼지가 세상을 파괴한다?

MEMS 기술은 경제와 세계 전체에 파괴적인 영향을 미칠 수 있습니다. 이는 1992년부터 개발해 온 사람들의 의견이다. 같은 아이디어가 지원됩니다 대기업연구에 투자한 사람. 그중에는 General Electric, Cargill, IBM, Cisco Systems가 있습니다.

그러므로 스마트 더스트를 여기저기에 '흩뿌리기'보다는 '위험한' 순간을 모두 제거하는 것이 중요하다.