Паметна прашина: прашината е веќе доволно паметна за да му помогне на човекот. Што е паметна прашина и како нејзиното ширење го менува светот околу нас Паметна прашина

Се развиваат ИПЛИТ РАС и Лабораторијата за интелектуално истражување „ЛИНТЕХ“. дистрибуирана технологија сензорски мрежи (RSS). Генералниот директор на LINTECH LLC зборува за тоа колку е реално нашата земја да направи невиден скок во развојот на индустријата RCC. Јуриј Аурениус.

За жал, постојат стратешки важни сектори на технолошкиот напредок во кои Русија, во периодите на перестројка, хаосот од 90-тите и воспоставувањето политичка стабилност на почетокот на 21 век, безнадежно заостанува зад Западот и брзо растечкиот потенцијал на азиските тигри.

Меѓу таквите области на науката се микроелектрониката, техничката кибернетика, роботиката и многу други области кои се основа за транзиција на економиите на земјите во индустријата од 5-ти технолошки поредок. Посебно за одбележување е развојот на телекомуникациските и комуникациските технологии, од кои најакутно зависат ефикасноста на управувањето и квалитетот на контролата врз најважните производствени капацитети, како и целиот комплекс на таканаречени производствени капацитети. Национална економија.

Вреди да се признае тоа Стандарди за Wi-Fiи Bluetooth, кои ги доживуваме како напредни и повеќето ефективни средствакомуникациите се далеку од најмодерни и најсигурни. Се повеќе и повеќе се воведуваат во масовна практична употреба ширум светот. дистрибуирани сензорски мрежи (DSN), подготвени да работат како „паметна прашина“ - самостојно се организираат во единствена интелигентна мрежа и контролираат станови, станбени згради, цели градови, па дури и континенти врз основа на илјадници целни параметри.

Тие се десетици пати посигурни од постојните безжични мрежи и овозможуваат создавање системи за автоматско решавање на огромен опсег на витални задачи практично без човечка интервенција. Сè уште има шанси денес да се пополни оваа вештачка празнина и да се турне Русија во последниот вагон на возот што заминува со напредни иновации во областа на безжичните телекомуникации.

Најперспективниот проект за развој на домашни чипови од стандардот ZigBeeи софтвер за нивна активна примена во различни области може да се нарече тимот на Институтот за ласер и информатички технологииРАС (Шатура) и Лабораторијата за интелектуално истражување „ЛИНТЕХ“. Генералниот директор на LINTECH LLC зборува за тоа колку е реално нашата земја да направи невиден скок во развојот на индустријата RCC. Јуриј Аурениус.

─ Јуриј, кажи ни, како што велат на прстите, која е особеноста на оваа технологија? Сензорските мрежи звучат малку научно-фантастично...

─ Подобро би било нашиот технички директор Игор Воронин да ви каже, тој е еден од водечките експерти во Русија во областа на RCC. Сензорските мрежи имаат многу карактеристики и предности. Постојат, можеби, две главни: случајно лоцирани сензорски мрежни модули веднаш самостојно се организираат во една мрежа. И втората е дека Wi-Fi и Bluetooth се изградени со помош на технологијата „ѕвезда“ - ова е кога една точка се дистрибуира до сите мрежни поставкии на него се прикачени други „детски“ уреди, а мрежата според стандардот ZigBee е способна да стане мешана мрежа, која самата формира структура со случајни врски. Сензорската мрежа е MESH. Визуелно не претставува ѕвезда („точка-повеќеточка“), туку рибарска мрежа – т.е. секој елемент од таквата мрежа е во интеракција со многу соседни елементи, формирајќи ја потребната врска. Ова обезбедува значително поголема сигурност на преносот на податоци. Колку повеќе учесници има, толку е поголема веродостојноста на преносот на податоците. Мрежата може да изгуби до 40% од активните уреди, додека ја одржува својата основна функционалност. Обемот на примена е практично неограничен - од обични апарати за домаќинство до сериозни системи за следење и одржување на животот.

Но, поврзувањето на модули од истиот стандард во една мрежа не е најтешката задача. Ова се случува автоматски. Но, тогаш, секоја таква мрежа има различни барања - некои треба често да пренесуваат податоци од точките до центарот, други - еднаш на час, други се загарантирани да пренесуваат податоци со дадено времетраење, а трети може да имаат задача да се вклучат еднаш една година за време на пожар и пренос на податоци, а остатокот од времето „спиење“ - треба да има максимални перформанси на мрежата без замена на батерии. Различни проблеми се решаваат со различни мрежни барања. Ова доведува до различни протоколи и алгоритми за интеракција на мрежните компоненти - како истовремено да се „разбудите“ за сите сензори, да пренесете информации и потоа повторно да заспиете, за да не се троши скапоцената енергија во овој случај. Или, напротив, според која шема треба да се вклучат и да спијат за да им се гарантира дека собираат и пренесуваат податоци до централниот јазол за собирање и обработка на податоци.

Мрежата се состои од јазли - т.н. расипници Секој јазол е софтвер и хардверски уред, кој е примопредавател, главен чип (микропроцесор) кој обработува команди, модерно автономно напојување и некој вид сензор. Ако не знаете, сензорот, на руски, е сензор. Неколку различни сензори можат да се поврзат на секој таков моти. Колку повеќе сензори прикачуваме на еден јазол, толку повеќе различни параметри можеме да измериме, но во исто време, потрошувачката на енергија од батеријата се зголемува. Сензорите се обично стандардни. Тоа се мерења на температура, притисок, влажност, осветлување, вибрации, бучава, позиција во просторот (инклинометри), број на вртежи (енкодери), зрачење, јаглерод моноксид (CO/CH). Покрај сензорите, може да се инсталираат и контролирани актуатори. Потоа секој мрежен јазол почнува да работи како " паметна куќа- ги собира потребните информации и ги пренесува на обработка, а потоа добива контролен сигнал „од центарот“ и го издава на актуаторот за обработка. И нема жици или сомнежи за веродостојноста на системот.

Сензорите можат да бидат и специјално дизајнирани. Но, во овој случај, цената на јазолот нагло се зголемува. Како по правило, десетици јазли се користат за изградба на мрежа, тие се обидуваат да користат стандардни сензори. Тие се поевтини поради масовното производство, поправливи или брзо заменливи - главната работа е што ги исполнуваат бараните параметри. Мрежата има координатори - попаметни моти кои ги извршуваат основните функции на мрежна синхронизација; кога се вклучени, тие ги анкетираат сите достапни уреди и градат мрежа врз основа на нив. Постојат средни јазли - повторувачи, или рутери. И третото ниво е крајните уреди. Сензорите се прикачени на нив. Преку повторувачите се гради мрежа преку која собраните податоци се пренесуваат во пакети и сите тие се влеваат во една собирна точка. Растојанието помеѓу уредите, по правило, во моментов не надминува 100 метри. Иако чиповите се веќе развиени и се во продажба, тие меѓусебно комуницираат на растојание до 1 км. Точно, во исто време, треба да разберете дека ако сигналот патува на поголемо растојание, тоа значи дека ќе има поголема потрошувачка на батеријата, мрежата ќе ја троши енергијата побрзо. Постојат специјални оперативни системи за сензорски мрежи - TinyOS, а целиот развој обично се изведува на јазикот C, за оперативни системи слични на Linux.

─ Леле! Со помош на таква мрежа, излегува дека е можно да се контролираат огромни простори?

─ Во спротивно! Ако, на пример, поставите 64 илјади чипови на растојание од 1 километар, тогаш првиот и последниот повторно ќе бидат на растојание од 1 км. Затоа што на овој начин ќе го обиколиме целиот свет. Точно, никој сè уште не спровел такви глобални експерименти, но во Англија, на пример, веќе се користи сензорска мрежа за контрола на уличното осветлување.

─ Дали веќе имате што да покажете со практичен пример?

─ Денес веќе имаме неколку проекти во фаза на тестирање. На пример, проект од областа на индустрискиот мониторинг. На територијата на Шатурскаја ГРЕС бр. 5, беше распоредена RSS мрежа за спроведување на термичка контрола на линијата за рециркулација на пумпите за напојување на блоковите бр. 1-6. Температурата на цевководот во областа на проучување е 230°C во нормална состојба. Точноста на мерењето е 5–10 степени, мерењата се прават на секои 10 секунди. Ваквото технолошко следење е можно не само во енергетските претпријатија, туку и во окружните котлари, електрични табли и хемиско производство, бидејќи RSS имаат предности: брза инсталација, едноставност и леснотија на одржување.

Посветуваме големо внимание на користењето на сензорските мрежи во системот за домување и комунални услуги. Веќе се развиваме во неколку градови и куќички селаМосковскиот регион. Оваа насока на развој ја сметам за најперспективна, можеби заедно со алармните и безбедносните системи. Очигледно, со користење на RSS, може да се изврши лифт и инженерски мониторинг на сите градски системи за домување и комунални услуги, како и организирање на управувањето со сите технички уредиИмплементирани се станбени и административни згради, прибирање податоци од мерни уреди неопходни за издавање фактури, сите видови алармни системи (провалник, пожар) и безбедност (копчиња за паника, клучеви) итн. Многу е важно внатрешниот инженерски систем, базиран на PSS, да помогне во случаи на несреќи или протекување во автоматски режимисклучете го тринасочниот вентил додека истовремено го информирате дежурниот диспечер за локацијата на истекувањето, со што ќе спречите итно истекување на вода од цевководот. Исто така, можно е да се контролира вентилацијата - влажноста и температурата во просториите. Ако овие системи добро функционираат, загубите се минимални, поставките се флексибилни за секој корисник - сето тоа ќе доведе до пониски стапки, интерес од осигурителните компании итн. ...

Лек– далечинско следење на пациентите. Се планира распоредување на систем за следење на пациентите во одделот за функционална дијагностика на МОНИКИ. Пациентите во болница носат сензори - во форма на нараквица - за мерење на притисок, температура и срцева активност. Тие пренесуваат податоци до централен сервер, каде што лекарот што посетува може да добие информации за состојбата на пациентот преку XBee рекордерот. Можно е да се обезбедат платени услуги за медицинско набљудување за некои категории пациенти, на пример дома. Во овој случај, комплетот PCC е инсталиран на таков начин што портата што му е издадена на пациентот е поврзана со серверот за складирање податоци. Пациентот може да се движи додека е во опсегот на централната точка за собирање податоци. Потоа, во случај на критично опасна состојба на пациентот, алармниот сигнал оди до централниот сервер, сигналот за тревога се обработува и се издава на специјалисти, а целосните податоци за пациентот се прикажуваат за лекарот што посетува да донесе одлуки за потребни дејствија.

Заедно со Росатом, почнавме да го проучуваме прашањето за мониторинг на радијација на нуклеарно опасни објекти. Се спроведуваат истражувања за можностите, перспективите и проблемите за користење на RSS за систем за следење на состојбата на зградите на постоечките истражувачки нуклеарни инсталации (РНИ) и други нуклеарно опасни објекти. РСС беше распореден во дел од зградите на Истражувачкиот институт за нуклеарни истражувања во Димитровград и беше спроведена студија за однесувањето на системот во реални услови. Проблеми со доверливоста на системот кога се изложени на зголемено зрачење во позадина, проблеми со ширењето на радио сигналот што се користи за комуникација на RSS јазли во присуство на пречки во форма на конструкции направени од „тежок“ бетон што се користи во изградбата на згради од зрачење и нуклеарно опасни биле испитани и предмети.

Руските железници развиваат систем за контрола на температурата на тркалата. Со користење на RSS, овој проблем може да се реши на поевтин и посигурен начин отколку што се прави моментално, кога температурата се мери дискретно додека електричен воз поминува низ точката за собирање податоци на KTSM. Експерименталната зона, како што е планирано, ќе биде распоредена во депото Куровскаја на патнички електричен воз. За време на возењето, возачот ќе може да има информации за температурата на тркалата во реално време. Исто така, ќе може да се чуваат собраните податоци во централна база на податоци, до која ќе има пристап дежурниот на станицата на станицата каде што минува електричниот воз.

Има интерес за нашите системи во градежништвото - следење на населби и отстапувања на згради и објекти. Потенцијален клиент - „Росстрој“. Во блиска иднина, се планира да се создаде дистрибуиран систем за следење на зградите и конструкциите базиран на RSS за следење на вредностите на населбите, отстапувањата од вертикалната и пукнатината во градежната зона на две јами кои постојат во Московскиот регион во реално време, со излез на податоци на централен сервер и објавување на ВЕБ.

Логистика – контрола на движењето на стоката. За логистичките автоматизирани комплекси, можно е да се организира собирање на податоци за правците на движење на радио уредите со единствен идентификатор помеѓу и во складишта со позиционирање во однос на точките за собирање податоци и складирање на информации на централен сервер. Како дел од оваа насока, со масовна дистрибуција на сензорски технологии, можеме да генерираме и информации за протокот на дистрибуција на стоки, управување со маркетинг иницијативи итн.

Невозможно е да се наведат сите проекти за имплементација во моментов. Повторно да забележам дека опсегот на апликации на сензорските мрежи е многу широк... Денес опфативме најмалку 20 различни области и работата во оваа насока е во тек. На пат се решенија за Министерството за вонредни состојби, рударите, индустриските претпријатија, образовниот систем...

─ Значи, врз основа на нашиот ласерски институт, развивате руска верзија на опрема за сензорски мрежи?

─ IPLIT RAS работи со сензорски мрежи во смисла на развој и проучување на нивните различни својства. Бидејќи сите чипови се развиени во Америка и произведени во Кина, ние сме ограничени во Русија од базата на микропроцесори што можеме да ја купиме. Па, или како опција извадете го од странство во џебови. Друга опција засега нема. И ние ги проучуваме мрежите во однос на тоа како да ги направиме оперативни што е можно подолго, или како да се осигураме дека сигналот е загарантиран да помине сигурно низ мрежите и како да го направиме патот на пакетите со податоци низ нив што е можно побрз . Синергијата од ваквото партнерство е многу ветувачка.

─ Дали руската наука е далеку зад своите странски колеги во оваа област?

─ Во комерцијализацијата и практичниот развој, сè уште сме многу далеку од потенцијалот што веќе постои во истражувачките центри на Јапонија, ЕУ и САД. Во научна смисла, сега во Русија е формирано прилично силно училиште со свои уникатни случувања. Денес дури ги објавуваме резултатите во водечки меѓународни научни списанија - има напредок. Сега главната работа е да се најде масовно произведен евтин и „точен“ мотор и ова ќе биде пробив во технологијата. На пример, сите апарати за домаќинство можат да почнат да се опремени со такви елементи на сензорска мрежа - внатре во правосмукалки, машини за перење, телевизори итн. распоредете сензорски мрежи со сензори за температура поставени на 300–400 степени... Сензорите поставени во уредите за домаќинство низ станбените станови ќе известуваат преку мрежата до центарот за пожар во плакарот на одреден стан многу порано од самиот жител на станот ... (особено кога не е дома) . Можете да го ставите сензорот во ТВ или музички центари за време на итен случај, овој уред ќе се користи за комуникација за итен случај. И оваа информација ќе биде адресибилна - секој чип има своја MAC адреса на мрежата, неговата врска со други чипови и порти за собирање и обработка на податоци практично ја одредува неговата локација. Во масовното производство, овие мрежни елементи треба да чинат еден денар и да ги извршуваат своите функции како „паметна прашина“.

─ Генерално, вашата цел е да ја доведете оваа технологија до совршенство на потрошувачите...

─ Да - да се излезе со целата инфраструктура, софтвер, сензори и, се разбира, самите чипови, кои припаѓаат на категоријата критични технологии и невозможно е да се купи лиценца за нивно производство. И ако ја развиеме целата линија - и интерфејси и разни сензори и алгоритми за размена на податоци - тогаш ќе можеме да произведеме полноправни готови системи за контрола и следење, да влеземе на пазарот, вклучувајќи го и глобалниот, и да создаваме услуги.

─ Кажете ни, во која фаза е проектот сега? Колку што знам сега се селиш во Сколково...

─ Додека имавме чиста наука. Кон крајот на минатата година аплициравме за престој во Фондацијата Сколково, добивме позитивно решение, а од пролетта 2013 година сме полноправни жители на иновативниот центар. Сколково е можност да привлече финансии, да развие проект до фаза на комерцијализација и да има пристоен статус. Не можеме да го направиме ова со наши пари. Денес поминуваме низ фаза на градење прототип решенија, формирање експериментални зони, обработка на резултатите од истражувањето, финализирање и патентирање на нашите пронајдоци.

─ Според планот, кога ќе стигнете до фазата на комерцијална имплементација?

─ Мислам дека до крајот на следната година.

─ Колку е веќе инвестирано во проектот?

─ Околу 15 милиони.

─ Долари?

─ Не, рубли. Сега планираме да привлечеме надворешни инвестиции за да продолжиме со нашата работа кон добивање комерцијален резултат. Ние сме 100% сигурни во нашиот успех.

─ Што треба да се направи за да се создаде евтина „паметна прашина“? Дали имате план да ја направите технологијата евтина?

─ Тука има само еден рецепт - масовна побарувачка. Еден чип за истражување денес чини повеќе од 30 долари, дури и првите 100 чипови веќе чинат 1.800 долари, очигледно е дека милионите не треба да чинат повеќе од 1-2 долари. Тогаш ќе дојде време за „паметна прашина“.

─ За масовно производство, дали е потребно да се создаде сериска фабрика?

─ Прво, треба да ја создадеме основата на елементите и хардверската инфраструктура на технологијата. Во контакт сме со руска компанија ITFY, кој ќе ни обезбеди CAD за развој на микроелектронски компоненти. Колегите од ITFY, предводени од претседателот на компанијата Леонид Сватков, заедно со IBM Corporation, го започнаа проектот ITFY специјално за Русија, со што беше отворен „Центар за електронска технологија“ (CET) - за сеопфатно инфраструктурно решение за колективен развој на чипови и печатени плочкибазирана на хардверската и софтверската платформа на IBM. Создавањето на Центарот за електронски технологии (CET) беше најавено на SPIEF-2012.

─ Каков обем на производство се планира да се создаде?

─ Тешко е да се каже... Wi-Fi технологијаи Bluetooth денес е во секој мобилен телефон, а тие се произведуваат и продаваат во милиони единици. Ние се фокусираме на истата покриеност со нашата мрежа. На Мобилни телефониНие немаме никакви претензии, но апаратите за домаќинство, автомобилите, играчките, конзолите, компјутерите и многу повеќе можат да ја обезбедат посакуваната покриеност. За проектот да биде профитабилен, неопходно е да се излезе на светскиот пазар. Ако сега правилно го започнеме проектот и немаме проблеми со финансирањето, тогаш за 5 години сензорските мрежи ќе бидат насекаде.

─ Зошто Сколково?

─ Сколково ги обезбедува сите услови за активен развој на проекти, можно е да се добијат готовиназа истражување и развој. Веќе преговараме со голем број познати ризични фондови за можноста за привлекување ризични инвестиции во проектот. Во иднина ќе контактираме со познати светски лидери во оваа област со цел да се создаде заеднички производствен потфат. Големите инвеститори разбираат дека ако постои реален интерес и може да се инвестира во технологија која ветува, тогаш може да се добие пристоен комерцијален резултат. Сколково ги има сите можности за добивање финансии и сеопфатна поддршка за проектот. Затоа, атмосферата таму е многу пријателска.

─ Гледам. Во Сколково ќе ги завршите вашите научни достигнувања, ќе дизајнирате чипови, потоа ќе најдете инвеститор, ќе ги печатите чиповите во Кина, ќе креирате софтвер за различни задачи на сензорската мрежа и на крајот ќе создадете готови производи - за Министерството за вонредни ситуации, пожарникари итн.?

─ Впечатувањето на сопствените компоненти е сè уште задача за иднината. Денес, главната работа е развојот на различни мрежни алгоритми кои обезбедуваат решенија за различни технички проблеми, развој на протоколи за размена на податоци, интерфејси, дистрибуирани системи за собирање податоци и пресметки. Нашите случувања се применливи во која било мрежа од одобрен стандард, затоа, засега, во првата фаза, нека печат сè во Кина, нека формираат мрежи низ целиот свет и нека мрежите го користат нашиот софтвер за интеракција за извршување на доделените задачи. Иако би било убаво да се издаде комплетен сет од еден извор и, во иднина, мислам дека ќе дојдеме до ова.

─ И сето ова се планира да се направи во следните две до три години?

─ Да...имаме планови за само неколку години. Главната работа, се разбира, е финансирањето. Но, ние не стоиме во место... Голем број големи ризични фондови веќе се активно заинтересирани за нашиот проект, бидејќи технологијата на сензорската мрежа е една од најперспективните комерцијално, глобална изведба, може да се каже.

─ Каде ја добивате снимката? Има недостиг од нив, колку што разбрав.

─ Секогаш е тешко да се најде висококвалификуван инженерски персонал; гледаме во регионите - таму сè уште има светли глави и вистински таленти. Денес, неколку истражувачки институти се заинтересирани за темата сензорски мрежи - ние исто така ќе работиме со нив.

─ Технолошка база - во овој ласерски истражувачки институт?

─ Со нетрпение очекуваме заемно корисно партнерство со IPLIT RAS... Инвеститорот што ја води оваа насока во институтот, раководител на одделот за информатичка технологија Игор Воронин, е и технички директор на LINTECH. Излегува дека е многу продуктивно партнерство. А со главната канцеларија за развој се селиме во Сколково.

─ Велат дека е многу тешко да се стигне до таму. Дури и мито се потребни...

─ Јас лично не знам за можноста да стигнам до Сколково за пари. Во текот на изминатите 2 години, тој самиот активно учествуваше во 3 иновативни проекти - сите сега се жители на фондацијата. Една компанија активно развива софтвер кој ви овозможува автоматски да добивате готови 3D модели од панорамска или сферична фотографија. Патем, ние исто така предложивме користење решенија на допир за значително оптимизирање на оваа работа. Други проекти се поврзани со технологијата на нанесување на боја и лак, на пример... Се покажа дека и ова е ветувачка тема. Насоките се сосема различни...

Мое мислење е дека Сколково создаде соодветен експертски систем за сеопфатна проценка на уникатните идеи и случувања. Ако успеавте јасно да ги пренесете основните принципи на вашата идеја и развојот се вклопува во постоечката рамка на центарот за иновации - тоа е тоа, добивате статус на жител и работа.

─ Дали сакате да кажете дека секој руски развивач на перспективна технологија кој има јасна стратегија и подготвен тим за нејзино спроведување, всушност може да стигне до Сколково?

─ Ако имате идеја која ја сметате за брилијантна и јасно ги разбирате сите чекори за нејзин развој, имплементација, остварување профит - дојдете да разговараме... Јас преземам такви проекти - ја формализирам идејата според меѓународни стандарди, работам го изложувам проектот од инвестициска и комерцијална гледна точка, а потоа го промовирам во технолошки паркови, бизнис инкубатори и инвестициски фондови. И ова можеби не е само Сколково. Денес има многу задачи за интеракција. Дури и во рамките на истиот кластер, понекогаш некои програмери не знаат што прават другите... и се случува да се идеални партнери кои губат огромен синергетски потенцијал.

─ Какви корупциски скандали имаше во Сколково? Се шушка дека дури сакале да го закопаат целиот проект...?

─ Ова не влијаеше на активностите на иновативните компании. Како што работиме, продолжуваме да работиме. Доста ни е од сопствените впечатоци. А Сколково, и покрај сите завидливи фалби на своите лошо добронамерници, денес доби втор ветер и продолжува да ја извршува својата макотрпна работа за негување на домашната иновациска индустрија...

Новата генерација на уреди за паметна прашина („паметна прашина“) ќе ја отвори можноста за безжично собирање податоци во реално време, што ќе доведе до промена на идеите за инженерските системи, здравствената заштита и интеракцијата со околината. Како се појавија такви уреди и што во моментов го кочи нивниот развој - во материјалот на новинарот Леонид Черњак, подготвен специјално за TAdviser.

Во раните 90-ти на 20 век, со заеднички напори на американската одбранбена агенција ДАРПА и корпорацијата Ранд, беа создадени првите автономни информациски уреди со големина на кибрит. Тие се состоеја од сензори кои мерат одредени еколошки индикатори, компјутер, предавател и уред за напојување (од мрежа, батерии или соларни ќелии).

Овие мотови беа наменети исклучиво за воени и разузнавачки цели, но 5-7 години подоцна, како резултат на „сензорната револуција“ што започна тогаш, се појавија слични уреди за цивилна употреба. Во исто време, се роди модерното име на технологијата, smartdust (паметна прашина), а нејзината индивидуална компонента сè уште се нарекува моте. Моте, кој избега од контролата на специјалните служби, беше замислен за различни цели, на пример, за следење на сложени инженерски конструкции, првенствено мостови, кои се деградираат за време на работата под влијание на надворешни фактори (врнежи, ветер, температура, вибрации, сол. , што предизвикува корозија). Можеби поради недостаток на таква контрола, мостот се урна во Џенова во август 2018 година. Глечерите, шумите, вулканите, океанот и сè друго имаат потреба од постојан мониторинг.

Експерименталните копии на моте од раните 2000-ти изгледаа нешто како уредот прикажан на сликата подолу. Направен е на Универзитетот во Беркли, академскиот центар на новото движење. Водач на насоката беше професорот Кирс Пистер, познат по својата работа во областа на микро-електромеханички уреди и основач на компанијата Dust Networks. Од ентузијазмот на креаторите и традиционалното левичарско радикално расположение на Беркли се појави слоганот: „Сензори на целиот свет - обединете се!“ Аналитичарите се заинтересираа за иновацијата и Гартнер, без двоумење, го постави паметниот прашина на почетната позиција во својата крива на возбуда во 2003 година со изгледи за имплементација за 10 години

И имаше за што да се размислува. Идејата за паметна прашина е толку очигледна колку што е тешка за имплементација. Не е случајно што следниот пат кога технологијата за паметна прашина се појави на кривата на Гартнер беше дури во 2013 година. Но, од 2015 година, секоја година се става на самата почетна точка со повеќе од десетгодишна перспектива за постигнување технолошка зрелост. Главната причина за повторното враќање на претходната позиција остана недоволната подготвеност на мрежните и комуникациските технологии.

До неодамна, многу специфични „мрежи за прашина“ останаа сосема оригинални. Тие се создадени изолирано од други видови мрежи, но не поради желбата за оригиналност. Ова беше неопходна мерка, бидејќи на пазарот немаше ништо што ги задоволуваше нивните барања.

Почетната точка за пристапот на мотна мрежа е фактот дека, по дефиниција, моќноста на предавателот на секој поединечен уред е занемарлива. Како резултат на тоа, избравме да ја создадеме мрежата безжична технологијаМулти-хоп, кој се заснова на принципот на синџирот, имено, секој јазол служи како реле за другите. Топологијата со целосна мрежа гарантира доверливост и толеранција на грешки. Во рамките на мрежата, преносот на податоци се врши со користење на сопствен (комерцијален) TSMP (Time Synchronized Mesh Protocol), развиен од Dust Networks, а потоа мрежата се поврзува на Интернет преку портал. За компанија со педесет вработени ова е достигнување.

Во текот на една и пол деценија, големината на грлото се намали на само неколку кубни милиметри, а цената се намали на 10 долари или помалку. Но, ова сè уште не е доволно за масовна дистрибуција на паметна прашина, бидејќи прашањето за комуникација останува. Ситуацијата може суштински да се промени со доаѓањето на технологијата мобилни комуникациипетта генерација Bluetooth 5.0 и . Во овој случај, нема потреба од хотелска мрежа, а секој моте може да се поврзе директно на Интернет.

Новата генерација на smartdust ќе ја отвори можноста за безжично собирање податоци во реално време, што ќе доведе до промена на нашите идеи за инженерските системи, здравствената заштита и интеракцијата со животната средина. Милијарди, ако не и трилиони уреди способни за пренос на податоци и интеракција со повратни информации ќе можат на барање да пренесат широк спектар на достапни физички и хемиски индикатори за животната средина. Уредите може да се напојуваат со батерии и да извлечат енергија од околината (вибрации, светлина). Тие можат да се лоцираат на кое било од најнепристапните места. Има причина да се верува дека паметната прашина, како сеопфатен феномен, на крајот ќе го апсорбира Интернетот на нештата (IoT), симболот на Четвртата индустриска револуција.

По аналогија со WWW (World Wide Web), можеме да кажеме дека користејќи паметна прашина, светот се претвора во единствена реална светска мрежа. Сè уште е тешко да се замисли живот во кој информациите се неограничени, каде што ќе научиме сè, од тривијална порака за потребата од замена на четка за заби до добивање веродостојни информации за сите други инженерски и природни предмети.

Меѓутоа, светот на целосната отвореност на информациите е загрозен од ефектот на Големиот брат опишан од Џејмс Орвел во романот „1984“. Оваа опасност обично се памети кога се зборува за во социјалните мрежи, и во многу други случаи на луѓе кои доаѓаат во контакт со различни форми на нивно следење. Затоа, една од главните задачи на идните технологии за паметна прашина ќе биде зачувувањето на приватниот простор (приватноста).

По 2013 година, се појави сè уште скромен бран на стартапи, подготвувајќи го теренот за нивно учество во smartdust. Повеќето од нив не се искачија на системското ниво на Dust Networks, тргнувајќи по друг пат и си поставија ограничени цели за да ја оправдаат инвестицијата во нив. На пример, Koto Air (Словенија), QwikSense (Холандија), Wynd Technologies и Birdi (и двете) нудат системи за следење на состојбата на атмосферата во домовите, образовните институции и болниците. Американски CivicSmart – управување со паркирање.

Очигледно е дека овие компании се подготвуваат за иднината, решаваат конкретни проблеми, тие тајно развиваат сензори дизајнирани за поврзување преку комуникациски канали од петтата генерација. Но, има и компании со посериозни цели, меѓу нив Cubeworks (САД), која произведува субминијатурни сензори и платформата Cubisens за собирање информации и складирање податоци.

Сензорот CubeWorks се состои од четири компоненти лоцирани на еден чип:

• ARM Cortex M0 процесор и 4 KB меморија
• Полнач
• Радио предавател
• Сензор

Потрошувачката на енергија во режим на подготвеност е 8 nW. Се зголемува за време на преносот, но Полнач, испорачува 10 nW на 1 квадратен милиметар во услови на осветлување на просторијата, во комбинација со батерија обезбедуваат неограничен период на работа.

Големите продавачи обрнуваат внимание и на паметната прашина, првенствено IBM. Корпорацијата традиционално ја развива темата за продорни компјутери, што е логично блиску до паметната прашина. Меѓутоа, сега веројатно се врти кон паметна прашина.

Синиот џин не прави сè брзо. Популарната мудрост вели дека IBM почнува да развива пазарен сегмент само ако е повеќе од милијарда. Очигледно корпорацијата сè уште чека, но јасно е на почетокот.

Клучната точка за паметната прашина е евтин и моќен процесор. Може да се прави во масовно производство, па како подготовка за иднината, корпорацијата го објави најмалиот компјутер на светот на конференцијата Think 2018. Неговата големина е 1 квадрат. мм. И покрај неговата минијатурна големина, тој е споредлив по моќ со Intel 8086. И во овој квадратен милиметар, покрај процесорот и меморијата, има фотоелемент што го напојува уредот и вграден пар фотодиоди/фотодетектор кој обезбедува оптичка комуникација со надворешниот свет. Цената на уредот во масовно производство е помала од 10 центи.

Што е паметна прашина? Видео.

Наследниците на овој компјутер, но поддржувајќи ја комуникацијата преку радио канал, може да станат основа за идните уреди за паметна прашина. Дотогаш, самостоен компјутер со оптички комуникации може да дејствува како ознака за да ја потврди автентичноста на производот. Невозможно е да се лажира, а читањето податоци со помош на паметен телефон не чини ништо. Масовното производство на овој вид ознаки ќе биде основа за паметна прашина во догледна иднина.

Концептот на паметна прашина беше воведен од Кристофер Пистер од Универзитетот во Калифорнија, Беркли во 2001 година.

Терминот „паметна прашина“, кој не е сосема познат на високата технологија, се однесува на минијатурни сензори кои имаат пресметковни способности и безжична комуникација, како и меморија за складирање податоци и чувствителни елементи за мерење на параметрите на животната средина.
Smart Dust е совршен за организирање безжични мрежи во кои јазлите комуницираат едни со други по потреба. Таквата мрежа има дистрибуирани компјутерски способности, а пропусниот опсег на мрежата се зголемува со нејзината големина. Покрај самите сензори, сензорските мрежи вклучуваат и голем број „порти“. Последните се потребни за собирање, обработка и проследување информации од сензорите околу нив. Во првата фаза од развојот на концептот „паметна прашина“, креаторите на сензорите напорно се обидуваа да ја намалат нивната големина. Сепак, искуството од нивната имплементација покажа дека минијатуризацијата не е секогаш добредојдена во индустријата. Затоа, првите примероци на „паметна прашина“ создадена од Intel Corporation се табли со димензии 3 x 3 cm.
Друга примена на нови сензори која веќе е имплементирана е следењето на системите за водоснабдување. Сензорите се инсталирани на водоводни цевки и го сигнализираат треперењето на цевката и влажноста на околината до посебна порта сместена некаде на светилка или на куќата во опсегот на безжичната комуникација на сензорите. Сензорите се напојуваат од батерии, а портите се напојуваат од мрежата. Во Бостон веќе успешно се работи со ваква мрежа.

Во моментов се создава втората генерација на сензори за „паметна прашина“. Тие се базирани на 32-битен XScale процесор, а посебен процесор се користи за компресија на информации, како и за обезбедување безбедност. Димензиите на новите сензори се речиси два пати помали од оние на претходната генерација. Новите сензори имаат голема RAM и FLASH меморија и можат да работат врз основа на операционен систем Linux. Покрај тоа, тие имаат можности за внесување информации со голема брзина, на пример, од видео камери.

Посебна област на истражување е прашањето за снабдување со енергија. Постојат, на пример, проекти за напојување на сензори од соларни панели со димензии 10x10 cm.Се истражуваат можностите за претворање на вибрациите на механизмите во електрична енергија. Со помош на сензори од новата генерација, тие планираат да ја спроведат својата идеја за „проактивно или очекувано пресметување“.
Досега, компјутерите го прават само она што луѓето им кажуваат да го прават. Но, во иднина, нашите компјутери самите ќе ги предвидат нашите потреби и самостојно ќе дејствуваат во нашите интереси. Компјутерот ќе ја анализира моменталната ситуација, ќе прави проактивни пресметки и ќе ни понуди одредени опции за можни понатамошни активности, а во некои случаи дури и ќе дејствува самостојно, ослободувајќи нè од потребата за извршување на рутински процедури.

Сензорските мрежи, составени од многу независни минијатурни автономни уреди со можности за безжична комуникација, ќе можат да се самоорганизираат во мрежата и да комуницираат едни со други и со „центарот“, а притоа да имаат импресивна маргина на сигурност.

Паметна прашина за војна

Концептот на „паметна прашина“ беше позајмен од приказната „Непобедлив“ на Станислав Лем и до неодамна се сметаше за нешто од далечната иднина. Се заснова на идејата за микроробот - механизам чија големина се мери во милиметри, па дури и во микрони. Еден микроробот, како една мравка, практично не е способен за ништо. Сепак, многу од нив, собрани на едно место, стануваат како семејство од милијарди тропски мравки, уништувајќи ги сите живи суштества на нивниот пат.

Еден од можни начиниНеговата примена, која беше измислена од американската војска, е да ги победи непријателските тенкови: облак од микророботи кои носат полнење обвива оклопно возило и експлодира. Или физичко уништување на непријателските сили користејќи микроексплозиви. Откако е исфрлен од авион (без екипаж, се разбира), облакот автоматски бара цели, се дели на кластери со големина неопходна за да ги уништи, се залепи околу нив, продира во незаштитени места и истовремено се детонира. Резултирачката волуметриска експлозија ги согорува системите за контрола на опремата и ги уништува најзаштитените засолништа за бомби со максимална ефикасност недостапна за конвенционалните оружја.

Помирните апликации, како што се извидување и шпионажа, бараат многу посложени софтверски алгоритми и можност за користење на софистицирана опрема за надзор и комуникација. Затоа, според експертите, тоа ќе стане изводливо со помош на паметна прашина не порано од 2014-2017 година. Акционото сценарио овде ќе биде како што следува. Облак дисперзиран во близина на важен објект незабележливо се движи кон него, истовремено избирајќи ги оптималните места за поставување специјализирани подоблаци. Облакот за видео надзор, од кој секоја дамка прашина претставува посебен пиксел од матрицата со комуникациски интерфејс со своите соседи, се стреми да заземе подобра позиција за поголем преглед на просторот. Бубачките (или можеби „миџите“) воспоставуваат контрола над звуците. Најтешкиот дел, преносот на информации до штабовите за разузнавање, веројатно нема да биде возможен во блиска иднина без да се испрати агент со уред што ги чита, како во современите РФИД системи.

Што е со Русија?

Во април 2007 година, шефот на наноцентарот на Московскиот енергетски институт, Андреј Алексенко, извести за тековниот развој на нанооружје во Русија. Според него, главната предност на ова оружје е што „нема друга заштита од него освен нанозаштита“. Тој не ја разјасни суштината на работата на руските научници за тоа, наведувајќи ја тајноста на случувањата.
За да обезбеди национална безбедност, Русија треба да развие нанотехнологии со двојна употреба. Според него, ваквиот развој на настаните ќе помогне да се заштитат границите, како и да се заштитат од катастрофи предизвикани од човекот. Конечно, таканаречената „паметна прашина“ е комплетно истражување на територијата, но тоа е можно само со развојот на модерната микро и наноелектроника.

За возврат, Путин, додека сè уште беше претседател, во 2007 година му наложи на првиот заменик-премиер Сергеј Иванов да го следи правилното трошење на јавните средства наменети за развој на наноиндустријата. „Ова е област на активност за која државата нема да штеди никакви трошоци“, рече претседателот, говорејќи на состанокот во научниот центар Курчатов институт.

Путин потоа нагласи дека државата „обезбедува многу пари“ за овие цели и „треба да се инвестираат за да се искористат ефективно и да се исплати“. „Исто така, многу е важно да се знаат целите“, забележа Путин, а потоа и самиот ги наведе: „Нанотехнологијата сигурно ќе биде клучна индустрија за создавање на ултрамодерно и ултра ефективно и офанзивно и одбранбено оружје, како и комуникации“.

Во Британија, 50 уреди беа комбинирани во рој.

Британските научници неодамна ги претставија своите случувања во оваа област. Нивниот научен интерес се фокусираше на проучување на други планети: „паметните“ уреди со големина на зрно песок, кои ќе летаат на ветрот, можат да помогнат, особено, во проучувањето на Марс.
Ваквите уреди ќе бидат компјутерски микрочип покриен со пластична обвивка, кој ќе може да ја менува својата форма кога ќе се примени електричен импулс и на тој начин да се движи во насоката што ја одредува операторот. Електронската „прашина“ би можела да се стави во носот на вселенските сонди и да се ослободи во атмосферата на другите планети, каде што ќе ја носи ветерот.

Експерти од Универзитетот во Глазгов во Шкотска им ги претставија резултатите од развојот на оваа област на своите колеги на состанокот на Националната асоцијација на астрономи. Д-р Џон Баркер, професор во Центарот за истражување на наноелектрониката во Глазгов, вели дека со помош на безжични мрежи, таквите микроуреди со радиус од милиметар може да се формираат во роеви доколку е потребно. Според Баркер, денес постојат чипови и уреди со соодветна големина.

Доколку се користи одреден Електрично полнењеАко ја „збрчкате“ полимерната обвивка на таков уред, дамката од прашина ќе се издигне повисоко, а ако ја израмните, ќе се спушти. И безжичните мрежи ќе овозможат микроуредите да се спојат во „јата“, а д-р Баркер и неговите колеги создадоа математички моделовој процес.

„Видовме дека повеќето честички можат да „разговараат“ само со своите најблиски соседи, но кога ги има многу, тие можат да комуницираат на многу поголеми растојанија“, објасни шкотскиот научник. „За време на симулацијата, постигнавме интеграција на 50 уреди во еден рој - и успеавме да го направиме тоа и покрај силниот ветер.

Научниците веќе ги демонстрираа можностите на „паметната прашина“, во која – во волумен од неколку кубни сантиметри – се вклопуваат сензори, извори на енергија, дигитални комуникациски уреди и мрежни ќелии. Но, ако се користат за истражување на други планети, ќе им требаат сензори, а сегашните хемиски сензори се премногу големи за да се вклопат во летечкиот електрон „зрно песок“. Истражувачите сепак се надеваат дека во наредните децении ќе се појават многу помали сензори.

Во април 2007 година, Џон Баркер ја истражуваше можноста за истражување на површината на Марс користејќи различни минијатурни безжични сензори, „паметна прашина“, кои можат да се движат низ површината од една точка до друга, менувајќи ја нејзината форма. Д-р Баркер разви компјутерски модел со кој го погледна движењето на 30 илјади минијатурни сензори на површината на Марс. Секој уред во моделот може да ја одреди својата локација, а исто така да ја промени својата форма, менувајќи ја мазната површина на нерамна и обратно. Сензорите со мазна форма лесно можат да бидат подигнати и носени од марсовскиот ветер, а кога ќе добијат нерамна форма, повторно паѓаат на површината на Марс поради зголемување на отпорот на околината. Така, со промена на обликот на уредите може да се контролира нивното движење. Резултатите од пресметката покажаа дека околу 70% од сензорите ќе можат успешно да поминат дадена рута од 20 километри во должина.

Во меѓувреме, меѓупланетарното истражување е далеку од единствената област на примена за паметна прашина. Други би можеле да вклучат користење на микроуреди за собирање информации на бојното поле или нивно вградување во цемент за следење на „здравјето“ на мостовите, зградите и другите структури однатре.

Руско решение.

Сепак, роботите можат да имаат и мирни задачи, на пример, истражување на просторот блиску до Земјата со помош на јата микросателити. Ова покренува тежок проблем: како истовремено да се контролираат повеќе механизми. Да замислиме дека десетици илјади роботи треба да се контролираат од еден центар. Таму треба да има моќен суперкомпјутер, способен да ја следи позицијата на секој робот и да му дава инструкции. За ова е потребно огромно време, а покрај тоа, е многу небезбедно: контролниот центар може да пропадне. Многу е полесно да се овозможи секој робот да прифати независни одлукии да ги координираат нивните акции со оние на нивните соседи.

Алгоритмот за акција, измислен од руски истражувачи од Институтот за радио инженерство Таганрог во 2003 година, е како што следува. Прво, роботите формираат единствен облак. Му се кажуваат координатите на целите. Секој робот, знаејќи ги своите координати и координатите на целите, ја избира најблиската цел и одлучува дали да се движи кон неа. За да го направи ова, тој открива колку роботи веќе се упатиле кон оваа цел. Ако нивниот број е доволен, тој почнува да бара друга цел или останува во резерва. Ако не, тој одлучува да нападне и ги известува соседите за тоа. Така облакот многу брзо се распаѓа на фрагменти, кластери, кои се движат кон своите цели.

Процесот на кластерирање мора периодично да се обновува. Ова е неопходно за да се земат предвид промените во оперативната средина. На пример, ако робот испадне од играта, облакот треба да знае за тоа и брзо да го замени со резервен. На ист начин, треба да ги земете предвид промените во координатите на целта - таа може да се оддалечи премногу од некои роботи во кластерот. Тоа значи дека ќе треба да му се доведат дополнителни сили.

Компјутерските симулации покажаа дека предложениот пристап е многу ефикасен, а алгоритмот за одлучување за микророботите е толку едноставен што може лесно да се имплементира во малите електронски мозоци на овие минијатурни суштества. Покрај тоа, целата постапка се покажува како исклучително флексибилна, способна брзо да ги земе предвид и загубата на микророботи и промените во однесувањето на целите.

Соединетите држави веќе активно тестираат „паметна прашина“.

Развојот на таканаречената „паметна прашина“ се спроведува и во САД. Уште во 2002 година, Ханс Мулдер, директор на Интел Истражувањето на Универзитетот во Калифорнија, Беркли, рече дека тие се „микроскопски, самонапојувачки сензори со способности за безжична комуникација“. Според него, уредите веќе постојат и згора на тоа се тестираат.

Во иднина, илјадници од овие евтини безжични сензори, поставени на широк опсег на локации, ќе бидат само-мрежни и ќе се напојуваат со вградени извори на енергија во рок од неколку години. Во меѓувреме, сензорските мрежи може да се состојат од само неколку стотини „прашина“, бидејќи овие уреди остануваат премногу скапи, а нивното време на работа е само неколку дена. Според Мулдер, главната пречка за широкото усвојување на сензорските мрежи е високата цена на напојувањата, кои чинат околу 150 долари.

Американската војска планира да потроши милијарди долари за имплементација на паметна прашина. Тие веруваат дека вреди - „паметната прашина“ која се состои од нанороботи фрлени на непријателска територија може да предизвика голема штета на непријателот. Роботите ќе го репродуцираат својот вид од отпаден материјал и шпион, пренесувајќи информации до главниот компјутер, а по команда од Центарот ќе тргнат во офанзива: ќе навлезат во телата на непријателските војници (ги убиваат или едноставно ги имобилизираат), запре кој било мотор, пренасочете кој било сигнал или едноставно експлодирате, уништувајќи ја опремата и работната сила на огромна територија. Мулдер рече дека американските научници развиле неколку сензорски мрежи засновани на принципот „паметна прашина“. Една мрежа се тестира во борба во Авганистан, каде американската војска распореди неколку илјади сензори за следење на движењето на воената опрема. Друга мрежа се користи на островот Диви патки во Мејн, каде што научниците ја користат за да ја проучуваат миграцијата на петровите, а друга е дел од системот за симулатор за земјотрес во Беркли.

„Smart Dust“ е веќе во продажба

Dust Networks, чиј технички директор е Кристофер Пистер, еден од пионерите на концептот на „паметна прашина“ - дистрибуирани мрежи на ултра мали уреди кои поддржуваат безжична размена на податоци - го претстави својот прв производ на пазарот. Првиот комплет за тестирање на паметна прашина, наречен SmartMesh, се состои од 12 минијатурни уреди наречени „моти“. Цената на целиот комплет, вклучувајќи ги и самите уреди и софтвер, е 4.950 илјади долари.

Поврзани уреди безжични линиипреноси и може да пренесува податоци од сензори кои ја следат температурата, брзината на ветерот, влажноста или други параметри. Тие се во суштина безжични рутери на батерии. Со нивна помош можете да креирате, на пример, контролни системи производствени процесиили безбедносни системи. Стапката на размена на податоци на „парчиња прашина“ е релативно ниска, што овозможува мала потрошувачка на енергија и енергија од автономни извори. Ова, пак, може значително да ги намали трошоците за оперативните системи засновани на нив, бидејќи нема потреба од ожичување мрежи за напојување, а исто така обезбедува невидена флексибилност на системот.
SmartMesh е „слој“ кој ви овозможува да организирате размена на податоци помеѓу два други „слоеви“ - сензори, од една страна, и систем за информации, во чии рамки делуваат, од друга. Секоја „парчка прашина“ претставува јазол Безжична мрежаразмена на податоци со ултра ниска потрошувачка на енергија. Податоците се пренесуваат од јазол до јазол, слично на тоа како се пренесуваат пакетите на Интернет - освен што системот за паметна прашина користи различен протокол за пренос на податоци наместо TCP/IP, кој стана де факто индустриски стандард. Друга разлика е што технологијата е развиена за да ги држи уредите исклучени поголемиот дел од времето. „Ако го држите радиото вклучено постојано“, разумно забележува Крис Пистер, „батериите ќе траат само неколку недели“. Новата технологија овозможи да се постигне неверојатен резултат - едно „парче прашина“ на AA батериите може да трае три години без нивна замена. Софтвер Business 2.0, испорачан со моти, им овозможува сами да ја организираат мрежата и да обезбедат толку мала потрошувачка на енергија.

Според авторите на развојот, како што концептот на „паметна прашина“ станува се повеќе распространет, производителите ќе почнат да го опремуваат буквално секој детал, уред и секоја просторија со сензори, што ќе ја отвори можноста за следење и управување со широк спектар на технолошки процесиили, на пример, потрошувачка на енергија во реално време. Ова ќе овозможи, особено, да се зголеми ефикасноста на производството, да се создадат посигурни безбедносни системи (да се опреми целиот заштитен периметар со сензори за вибрации) и да се подобри продуктивноста на теренот (со поставување на сензори за влага и киселост во почвата на секое растение).
Оживување на идејата за „паметна прашина“ бараше значителни инвестиции. Dust Networks доби вкупно повеќе од 7 милиони долари за својот развој од компании како што се Foundation Capital, Institutional Venture Partners. Еден од нив беше In-Q-Tel, компанија за ризичен капитал финансирана од ЦИА. Dust Networks сè уште не обезбеди податоци за тоа колку големите индустриски мрежи за „паметна прашина“ ќе ги чинат клиентите.

Блиска иднина.

Општо земено, постојат многу сценарија во кои сензорските мрежи би можеле рационално да се користат: од следење на состојбата на лозјето (влажност, температура, зрелост, присуство на штетни инсекти) до полноправен безбедносен систем кој може да контролира буквално сè: од присуство на прекршителите во контролирано подрачје до следење на атмосферата за зрачење и отровни материи. Идеално, во иднина сè ќе биде опремено со сензори - од градски згради и автомобили до човечкото тело.

Американските физичари открија дека наноцевката резонира со радио поле. Врз основа на ова, тие изградија приемник кој може да прима сигнали однадвор на фреквенција од околу 300-400 мегахерци, односно може да се прилагоди радио опсегот на цевката. Цевката служи и како антена и како приемник. Следниот предизвик за сензорските мрежи во иднина е нивната имплементација на микро и нано размери. Во човечкото тело, во зграда, во структура итн. За десет години нанотехнологијата со нанотрансмитери ќе влезе во нашиот секојдневен живот.

← Постар пост

„Трска со размислување“ е позната фраза која, карактеризирајќи го вкупниот ментален потенцијал на човештвото, ја формулираше познатиот француски филозоф, натуралист и писател Блез Паскал. Денес, се чини, американските истражувачи дојдоа до нова, слична дефиниција за колективната вештачка интелигенција - „паметна прашина“!

Забележете дека самиот концепт на „паметна прашина“ е паметна прашинавоведен во научна употреба од американскиот научник Кристофер Пистер од Универзитетот во Калифорнија уште во 2001 година. Сепак, уште пред ова, имено во 1992 година, во САД под покровителство на DARPA беше создадено Бирото за технологија за микросистеми (MTO), чија цел беше да создаде компактни микроелектронски и фотонски уреди, како што се, на пример, микропроцесорите, како како и разни видови микроелектромеханички системи Работата беше спроведена многу активно, како резултат на што беше создаден модел на роботот MARV (Miniature Autonomous Robotic Vehicle) во Националната лабораторија Сандија во истите 90-ти, со волумен од само околу еден кубен инч.

Понатаму, како што велат - повеќе и веќе во 2000 година нејзината големина беше намалена четири пати! Покрај тоа, и покрај нејзината големина, „машината“ има процесор со 8 KB меморија, сензор за температура, микрофон, видео камера и хемиски сензор. Во иднина беше планирано да се опреми овој робот со безжична комуникација за да може неколку од овие микророботи да се обединат за да решат некој заеднички проблем.

Па, потребно е, на пример, можеби за (како што претпоставува американската војска) да се обвие, да речеме, тенк во форма на облак, потоа да се проникне низ пукнатини и протекување во возилото, а потоа да експлодира по команда! Со додавање на такви микросензори на бојата што се користи во авионите, ќе можеме да добиеме информации за состојбата на нејзините површини. И ако се обоени во затворени простории, тие ќе можат да сигнализираат пожар, чад, па дури и вишок нивоа на јаглерод диоксид. Се разбира, таквата боја ќе биде значително поскапа од вообичаеното, така што нејзината употреба во станбени простории не е многу блиска иднина, но на нуклеарни подморници и електрани може да се користи буквално утре - тоа е само прашање на „мали нешта“ - создавање на такви микроуреди и да им обезбеди напојување. Патем, примерок со големина од еден кубен милиметар, опремен со сензор за температура, движење и предавател на радио сигнал веќе постои. Што е еден милиметар?!

Примамливо е, вели Џошуа Смит, директор на Лабораторијата за сензорни системи на Универзитетот во Вашингтон во Сиетл, да покриеме сè наоколу со такви сензори и да им наложиме да ги следат појавите и предметите од нас. Но, тука настанува проблемот со нивното снабдување со енергија. Но, и тие денеска работат на овој проблем и тоа во неколку насоки одеднаш. Тоа би можело да бидат мали соларни панели сместени директно на „задниот дел“ на овие мали роботи, или термоелектрични генератори кои ја претвораат топлината во електрична струја.

Работата на „паметната прашина“ е во тек не само во странство, туку и во Русија. Конкретно, научниците од Државниот радиоинженерски институт Таганрог создадоа математички модел кој овозможува, во принцип, да се разбере како да се контролираат облаците од такви микророботи и како сите тие треба да дејствуваат заедно за да ја завршат задачата. Првично, тие формираат една маса, која добива задача од контролниот компјутер. Секој робот, одредувајќи ги своите координати и координатите на целта, пред сè, открива колку роботи се најблиску до него и дали има доволно од нив за да ја заврши задачата. Ако „да“, тогаш тој бара друга цел, ако „не“, тогаш брза кон предметот. Така, се формираат групи на роботи, од кои секој ќе си ја извршува својата задача.

Убаво решение, сигурно, но тоа, како што многу често се случува во науката, раѓа сосема поинаков проблем. Факт е дека поврзувањето на овие микро-моти со контролниот центар и едни со други ќе бара огромна потрошувачка на енергија. Сепак, се чини дека решението веќе е пронајдено и тоа од д-р Џон Бајкер од Центарот за наноелектроника во Глазгов. Според него, информациите од еден робот на друг може да се пренесуваат по синџир, што значително ќе ги намали трошоците за енергија.

Замислете свет каде безжични уредиголемина на кристал на сол. Овие „душички“ се опремени со автономно напојување и компјутерска моќ. Покрај тоа, постојат камери и механизми за безжичен пренос на податоци. Ваквите микроелектромеханички системи (MEMS) се нарекуваат паметна прашина. А наскоро може да се „рашират“ во соседството. Ајде да откриеме што е тоа и каде се користат „парчиња прашина“.

Што може да направи паметната прашина?

MEMS се опремени со мали сензори кои можат да почувствуваат сè, од светлосни флуктуации до температурни вибрации. Поради нивната минијатурна големина, уредите можат да останат суспендирани во вселената како честички од прашина. Тие можат:

• собира огромни количини на податоци, вклучувајќи забрзување, напон, притисок, влажност, звук и многу повеќе;
• обработете го сето ова користејќи го вградениот компјутер;
• складирање на податоци во меморија;
• пренесуваат информации безжично до облакот, базата или други „помеѓу прав“.

3D печатење во микро размери

Печатењето на компоненти од прав на комерцијално достапен 3D печатач ќе ја направи технологијата достапна. Претходно, детално ја испитавме употребата на технологијата во различни области од човечкиот живот.

Оптичките леќи од минијатурни сензори ќе ви овозможат да добиете слики со ултра висок квалитет. Сега не можеме ни да го замислиме.

Практична примена на паметна прашина

Потенцијалот на паметната прашина да собира информации за животната средина со неверојатни детали ќе влијае на многу работи. Тоа е како технологијата на Интернет на нештата (IoT) помножена со милијарди. Еве само неколку примери практична применапаметна прашина.

• Внимателно следете ги културите за да ја одредите потребата за наводнување, ѓубрење и контрола на инсекти.
• Опрема за следење со цел да се сервисира навреме.
• Идентификувајте ги недостатоците и корозијата пред дефект на системот.
• Следење на луѓе и производи за безбедносни цели.
• Мерење на се што може да се измери. И скоро секаде.
• Контрола на испораката на производите од производителот до продавницата, вклучително и транспорт на кој било начин.
• Примена во медицината: дијагноза без операција. И, исто така, контрола на уреди кои им помагаат на луѓето со посебни потреби да комуницираат со алатки кои им помагаат да живеат самостојно.
• Истражувачите од Универзитетот во Калифорнија, Беркли, објавија труд за потенцијалот на паметната прашина. Ако е вграден така што го „посипува“ мозокот, тогаш можете да добиете повратни информацииза неговата функционалност.

Зошто паметната прашина е опасна?

Сè уште има проблеми што ја попречуваат широката употреба на паметната прашина. Еве неколку од нив.

Доверливост

Експертите се загрижени за прашањата за приватноста на MEMS. Паметните уреди можат да снимаат што и да се програмирани да снимаат. Поради нивната минијатурна големина, тешко се откриваат. И тука можете да ја вклучите вашата имагинација на тема: што ако паметната прашина падне во погрешни раце...

Контрола

Милијарди паметни честички прашина лесно се расфрлаат на избраната област. И ако е потребно да ги составите не е лесна задача.

Со оглед на нивната големина, честичките од прашина тешко се откриваат. И сите честички се од „прав“ - и уште повеќе. Покрај тоа, дури и мал број „неоткриени елементи“ ќе продолжат да протекуваат информации.

Цена

Ова е нова технологија. Затоа, трошоците за неговата имплементација се многу високи. Сè додека цената не се намали, паметната прашина ќе биде недостапна за многумина.

Паметната прашина го уништува светот?

Технологијата MEMS може да ја наруши економијата и светот како целина. Ова е мислењето на оние кои го развиваат од 1992 година. Истата идеја е поддржана големи компаниикој инвестираше во истражување. Меѓу нив се General Electric, Cargill, IBM, Cisco Systems.

Затоа, важно е да се отстранат сите „опасни“ моменти наместо да се „шири“ паметна прашина насекаде.