Smart Dust: praful este deja suficient de inteligent pentru a ajuta o persoană. Ce este praful inteligent și cum răspândirea lui schimbă lumea din jurul nostru Praf inteligent

IPLIT RAS și Laboratorul de Cercetare Intelectuală „LINTECH” se dezvoltă tehnologie distribuită rețele de senzori (RSS). Directorul general al LINTECH LLC vorbește despre cât de realist este ca țara noastră să facă un salt fără precedent în dezvoltarea industriei RCC. Yuri Aurenius.

Din păcate, există sectoare de progres tehnologic importante din punct de vedere strategic în care Rusia, în perioadele de perestroika, de haosul anilor 90 și de stabilirea stabilității politice de la începutul secolului XXI, a rămas fără speranță în urma Occidentului și a potențialului în creștere rapidă a tigrii asiatici.

Printre astfel de domenii ale științei se numără microelectronica, cibernetica tehnică, robotica și multe alte domenii care stau la baza tranziției economiilor țărilor la industria de ordinul a 5-a tehnologic. Deosebit de remarcată este dezvoltarea tehnologiilor de telecomunicații și comunicații, de care depind cel mai acut eficiența managementului și calitatea controlului asupra celor mai importante unități de producție, precum și a întregului complex de așa-numite unități de producție. Economie nationala.

Merită să recunoaștem asta Standarde Wi-Fiși Bluetooth, pe care îl percepem ca fiind avansat și cel mai mult mijloace eficiente comunicațiile sunt departe de a fi cele mai moderne și de încredere. Din ce în ce mai multe sunt introduse în utilizarea practică în masă în întreaga lume. rețele de senzori distribuite (DSN), gata să funcționeze ca „praf inteligent” - se organizează independent într-o singură rețea inteligentă și controlează apartamente, clădiri rezidențiale, orașe întregi și chiar continente pe baza a mii de parametri țintă.

Sunt de zeci de ori mai fiabile decât rețelele wireless existente și permit crearea de sisteme pentru rezolvarea automată a unei game uriașe de sarcini vitale, practic fără intervenție umană. Există și astăzi șanse de a umple acest gol creat de om și de a împinge Rusia în ultimul vagon al trenului care pleacă de inovații avansate în domeniul telecomunicațiilor fără fir.

Cel mai promițător proiect pentru dezvoltarea de cipuri interne ale standardului ZigBee iar software-ul pentru aplicarea lor activă în diverse domenii poate fi numit echipa Institutului de Laser și tehnologia Informatiei RAS (Shatura) și Laboratorul de Cercetare Intelectuală „LINTECH”. Directorul general al LINTECH LLC vorbește despre cât de realist este ca țara noastră să facă un salt fără precedent în dezvoltarea industriei RCC. Yuri Aurenius.

─ Yuri, spune-ne, cum se spune pe degete, care este particularitatea acestei tehnologii? Rețelele de senzori sună puțin științific...

─ Ar fi mai bine să vă spună directorul nostru tehnic, Igor Voronin, că este unul dintre cei mai importanți experți din Rusia în domeniul RSS. Rețelele de senzori au multe caracteristici și avantaje. Există, probabil, două principale: modulele de rețea de senzori localizate aleatoriu se organizează instantaneu și independent într-o singură rețea. Și al doilea este că Wi-Fi și Bluetooth sunt construite folosind tehnologia „stea” - atunci când un punct se distribuie tuturor setari de reteași alte dispozitive „copil” sunt atașate la acesta, iar rețeaua conform standardului ZigBee este capabilă să devină o rețea mixtă, care ea însăși este formată într-o structură cu conexiuni aleatorii. Rețeaua de senzori este MESH. Din punct de vedere vizual, nu reprezintă o stea („punct-multipunct”), ci o plasă de pescuit – adică. fiecare element al unei astfel de rețele interacționează cu multe elemente învecinate, formând legătura necesară. Acest lucru asigură o fiabilitate semnificativ mai mare a transmisiei datelor. Cu cât sunt mai mulți participanți, cu atât este mai mare fiabilitatea transmiterii datelor. Rețeaua poate pierde până la 40% din dispozitivele active, păstrând în același timp funcționalitatea de bază. Domeniul de aplicare este practic nelimitat - de la aparate electrocasnice obișnuite până la sisteme serioase de monitorizare și de susținere a vieții.

Dar conectarea modulelor de același standard într-o singură rețea nu este cea mai dificilă sarcină. Acest lucru se întâmplă automat. Dar apoi, fiecare astfel de rețea are cerințe diferite - unii trebuie să transmită frecvent date de la puncte la centru, alții - o dată la oră, alții au garantat că vor transmite date cu o anumită durată, iar alții pot avea sarcina de a porni o dată. un an în timpul unui incendiu și transmiteți date și „adormiți” în restul timpului - ar trebui să existe performanță maximă a rețelei fără a înlocui bateriile. Diferite probleme sunt rezolvate prin diferite cerințe de rețea. Acest lucru dă naștere la diferiți protocoale și algoritmi pentru interacțiunea componentelor rețelei - cum să vă „treziți” simultan pentru toți senzorii, să transmiteți informații și apoi să adormi din nou, pentru a nu risipi energie prețioasă în acest caz. Sau, dimpotrivă, în funcție de ce schemă trebuie să pornească și să intre în somn pentru a fi garantat să colecteze și să transmită date către nodul central de colectare și procesare a datelor.

Rețeaua este formată din noduri - așa-numitele. cheltuitori Fiecare nod este un dispozitiv software și hardware, care este un transceiver, un cip principal (microprocesor) care procesează comenzi, o sursă de alimentare autonomă modernă și un fel de senzor. Dacă nu știi, un senzor, în rusă, este un senzor. La fiecare astfel de mote pot fi conectați mai mulți senzori diferiți. Cu cât atașăm mai mulți senzori la un nod, cu atât mai mulți parametri diferiți putem măsura, dar în același timp, consumul de energie a bateriei crește. Senzorii sunt de obicei standard. Acestea sunt măsurători de temperatură, presiune, umiditate, iluminare, vibrații, zgomot, poziție în spațiu (inclinometre), număr de rotații (encodere), radiații, monoxid de carbon (CO/CH). Pe lângă senzori, pot fi instalate și actuatoare controlate. Apoi fiecare nod de rețea începe să funcționeze ca „ casă inteligentă- colectează informațiile necesare și le transmite pentru prelucrare, apoi primește un semnal de control „din centru” și îl emite actuatorului pentru prelucrare. Și fără fire sau îndoieli cu privire la fiabilitatea sistemului.

Senzorii pot fi, de asemenea, special proiectați. Dar, în acest caz, costul nodului crește brusc. De regulă, zeci de noduri sunt folosite pentru a construi o rețea; ele încearcă să folosească senzori standard. Sunt mai ieftine datorită producției în masă, reparabile sau înlocuibile rapid - principalul lucru este că îndeplinesc parametrii necesari. Rețeaua are coordonatori - moți mai inteligenți care îndeplinesc funcțiile de bază ale sincronizării rețelei; atunci când sunt pornite, interogează toate dispozitivele disponibile și construiesc o rețea pe baza acestora. Există noduri intermediare - repetoare sau routere. Iar al treilea nivel sunt dispozitivele finale. Senzorii sunt atașați la ele. Prin repetoare se construiește o rețea prin care datele colectate sunt transmise în pachete și toate acestea curg într-un singur punct de colectare. Distanța dintre dispozitive, de regulă, nu depășește în prezent 100 de metri. Deși cipurile au fost deja dezvoltate și sunt în vânzare, acestea comunică între ele la o distanță de până la 1 km. Adevărat, în același timp, trebuie să înțelegeți că, dacă semnalul se deplasează pe o distanță mai mare, aceasta înseamnă că va fi un consum mai mare de baterie, rețeaua va consuma energie mai repede. Există sisteme de operare speciale pentru rețelele de senzori - TinyOS, iar toată dezvoltarea se realizează de obicei în limbajul C, pentru sisteme de operare similare cu Linux.

─ Uau! Cu ajutorul unei astfel de rețele, se dovedește că este posibil să controlezi spații uriașe?

─ Altfel! Dacă, de exemplu, plasați 64 de mii de jetoane la o distanță de 1 kilometru, atunci primul și ultimul vor fi din nou la o distanță de 1 km. Pentru că în acest fel vom face ocolul întregului glob. Adevărat, nimeni nu a efectuat încă astfel de experimente globale, dar în Anglia, de exemplu, o rețea de senzori este deja folosită pentru a controla iluminatul stradal.

─ Ai deja ceva de arătat cu un exemplu practic?

─ Astăzi avem deja câteva proiecte în faza de testare. De exemplu, un proiect în domeniul monitorizării industriale. Pe teritoriul Shaturskaya GRES nr. 5, a fost desfășurată o rețea RSS pentru a efectua controlul termic pe linia de recirculare a pompelor de alimentare ale blocurilor nr. 1–6. Temperatura conductei în zona de studiu este de 230°C în stare normală. Precizia măsurătorilor este de 5-10 grade, măsurătorile sunt efectuate la fiecare 10 secunde. O astfel de monitorizare tehnologică este posibilă nu numai la întreprinderile energetice, ci și în cazanele raionale, tablourile electrice și producția de produse chimice, deoarece RSS au avantaje: instalare rapidă, simplitate și ușurință de întreținere.

Acordăm o mare atenție utilizării rețelelor de senzori în sistemul de locuințe și servicii comunale. Ne dezvoltăm deja în mai multe orașe și sate de cabane Regiunea Moscova. Consider această direcție de dezvoltare cea mai promițătoare, poate împreună cu sistemele de alarmă și securitate. Evident, folosind RSS, liftul și monitorizarea inginerească a tuturor sistemelor de locuințe ale orașului și a serviciilor comunale pot fi efectuate, precum și organizarea managementului tuturor dispozitive tehnice au fost implementate clădiri rezidențiale și administrative, colectarea datelor de la aparatele de contorizare necesare pentru facturare, toate tipurile de sisteme de alarmă (efracție, incendiu) și de securitate (butoane de panică, brelocuri), etc. Este foarte important ca sistemul de inginerie in-house, bazat pe PSS, să ajute în caz de accidente sau scurgeri în mod automatînchideți supapa cu trei căi, informând simultan dispeceratul de serviciu despre locația scurgerii, prevenind astfel scurgerea de urgență a apei din conductă. De asemenea, este posibil să se controleze ventilația - umiditatea și temperatura în încăperi. Dacă aceste sisteme funcționează bine, pierderile sunt minime, setările sunt flexibile pentru fiecare utilizator - toate acestea vor duce la rate mai mici, dobânzi de la companiile de asigurări etc. ...

Medicament– monitorizarea de la distanță a pacienților. Este planificată implementarea unui sistem de monitorizare a pacientului în departamentul de diagnosticare funcțională a MONIKI. Pacienții din spital poartă senzori - sub forma unei brățări - pentru a măsura presiunea, temperatura și activitatea cardiacă. Ei transmit date către un server central, de unde medicul curant poate obține informații despre starea pacientului prin înregistrarea XBee. Este posibil să se acorde servicii de observare medicală plătită pentru unele categorii de pacienți, de exemplu la domiciliu. În acest caz, kitul PCC este instalat în așa fel încât gateway-ul eliberat pacientului să fie asociat cu serverul de stocare a datelor. Pacientul se poate mișca în timp ce rămâne în raza de acțiune a punctului central de colectare a datelor. Apoi, în cazul unei stări critice periculoase a pacientului, semnalul de alarmă ajunge la serverul central, semnalul de alarmă este procesat și transmis specialiștilor și sunt afișate date complete despre pacient pentru ca medicul curant să ia decizii cu privire la acțiunile necesare.

Împreună cu Rosatom, am început să studiem problema monitorizării radiațiilor a instalațiilor periculoase nucleare. Se efectuează cercetări cu privire la posibilitățile, perspectivele și problemele de utilizare a RSS pentru un sistem de monitorizare a stării clădirilor instalațiilor nucleare de cercetare (RNI) existente și a altor instalații nuclear-periculoase. RSS a fost instalat într-o parte a clădirilor Institutului de Cercetare al Institutului de Cercetare Nucleară din Dimitrovgrad și a fost efectuat un studiu al comportamentului sistemului în condiții reale. Probleme de fiabilitate a sistemului atunci când este expus la radiații de fond crescute, probleme de propagare a semnalului radio utilizat pentru a comunica nodurile RSS în prezența obstacolelor sub formă de structuri din beton „grele” utilizate în construcția clădirilor cu periculoase radiații și nucleare. au fost cercetate şi obiecte.

Căile Ferate Ruse dezvoltă un sistem pentru controlul temperaturii unui set de roți. Folosind RSS, această problemă poate fi rezolvată într-un mod mai ieftin și mai fiabil decât se face în prezent, atunci când temperatura este măsurată discret pe măsură ce un tren electric trece de punctul de colectare a datelor KTSM. Zona experimentală, așa cum a fost planificată, va fi desfășurată la depoul Kurovskaya pe un tren electric de navetiști. În timpul conducerii, șoferul va putea avea informații despre temperatura setului de roți în timp real. De asemenea, va fi posibilă stocarea datelor colectate într-o bază de date centrală, care va fi accesibilă de către ofițerul de serviciu din stația pe unde trece trenul electric.

Există interes pentru sistemele noastre în construcții - monitorizarea așezărilor și abaterilor clădirilor și structurilor. Client potențial – „Rosstroy”. În viitorul apropiat, este planificată crearea unui sistem de monitorizare distribuită a clădirilor și structurilor pe bază de RSS pentru a monitoriza în timp real valorile tasării, abaterile de la verticală și deschiderea fisurilor în zona de construcție a două gropi existente în Regiunea Moscova, cu ieșirea datelor către un server central și publicarea pe WEB.

Logistica – control asupra circulației mărfurilor. Pentru complexele logistice automatizate, este posibilă organizarea colectării datelor pe rutele de deplasare a dispozitivelor radio cu un identificator unic între și în interiorul depozitelor cu poziționare față de punctele de colectare a datelor și stocarea informațiilor pe un server central. Ca parte a acestei direcții, odată cu distribuția în masă a tehnologiilor cu senzori, putem genera și informații despre fluxul de distribuție a mărfurilor, managementul inițiativelor de marketing etc.

Este imposibil să enumerați toate proiectele de implementare în acest moment. Permiteți-mi să remarc din nou că gama de aplicații ale rețelelor de senzori este foarte largă... Astăzi am acoperit cel puțin 20 de domenii diferite și se lucrează în această direcție. Soluții sunt pe drum pentru Ministerul Situațiilor de Urgență, mineri, întreprinderi industriale, sistemul de învățământ...

─ Deci, pe baza institutului nostru laser, dezvoltați o versiune rusă a echipamentelor pentru rețelele de senzori?

─ IPLIT RAS lucrează cu rețele de senzori în ceea ce privește dezvoltarea și studierea diferitelor proprietăți ale acestora. Deoarece cipurile sunt toate dezvoltate în America și fabricate în China, suntem limitati în Rusia de baza de microprocesoare pe care o putem cumpăra. Ei bine, sau, opțional, scoate-l din străinătate în buzunare. Nu există altă opțiune deocamdată. Și studiem rețelele în ceea ce privește modul de a le face operaționale cât mai mult posibil, sau cum să ne asigurăm că semnalul este garantat să treacă fiabil prin rețele și cum să facem calea pachetelor cu date prin ele cât mai rapid posibil. . Sinergia dintr-un astfel de parteneriat este foarte promițătoare.

─ Știința rusă este cu mult în urma colegilor săi străini din acest domeniu?

─ În ceea ce privește comercializarea și dezvoltarea practică, suntem încă foarte departe de potențialul care există deja în centrele de cercetare din Japonia, UE și SUA. În termeni științifici, acum s-a format în Rusia o școală destul de puternică, cu propriile sale dezvoltări unice. Astăzi chiar publicăm rezultatele în reviste științifice internaționale de top - există progrese. Acum, principalul lucru este să găsiți un motor ieftin și „corect” produs în masă și acesta va fi o descoperire în tehnologie. De exemplu, toate aparatele de uz casnic pot începe să fie echipate cu astfel de elemente ale unei rețele de senzori - în interiorul aspiratoarelor, mașini de spălat, televizoare etc. implementați rețele de senzori cu senzori de temperatură setați la 300–400 de grade... Senzorii plasați în dispozitivele de uz casnic în apartamentele rezidențiale vor raporta prin intermediul rețelei la centru despre un incendiu în dulapul unui anumit apartament mult mai devreme decât rezidentul apartamentului însuși ... (mai ales când nu este acasă) . Puteți pune senzorul în televizor sau Centrul muzical iar în timpul unei urgențe, acest dispozitiv va fi folosit pentru a comunica despre urgență. Și aceste informații vor fi adresabile - fiecare cip are propria sa adresă MAC în rețea, conexiunea sa cu alte cipuri și gateway-uri pentru colectarea și procesarea datelor determină practic locația sa. În producția de masă, aceste elemente de rețea ar trebui să coste un ban și să își îndeplinească funcțiile precum „praf inteligent”.

─ În general, scopul tău este să aduci această tehnologie la perfecțiunea consumatorilor...

─ Da - să vină cu toată infrastructura, software-ul, senzorii și, desigur, cipurile în sine, care aparțin categoriei tehnologiilor critice și este imposibil să cumperi o licență pentru producția lor. Și dacă vom dezvolta întreaga linie - atât interfețe, cât și diverși senzori și algoritmi de schimb de date - atunci vom putea produce sisteme de control și monitorizare gata făcute cu drepturi depline, vom putea intra pe piață, inclusiv pe cea globală, și vom crea servicii.

─ Spune-ne, în ce stadiu se află acum proiectul? Din câte știu eu, acum te muți la Skolkovo...

─ Pe când aveam știință pură. La sfârșitul anului trecut am aplicat pentru rezidențiat la Fundația Skolkovo, am primit o decizie pozitivă, iar din primăvara lui 2013 suntem rezidenți cu drepturi depline ai centrului de inovare. Skolkovo este o oportunitate de a atrage finanțare, de a dezvolta un proiect în faza de comercializare și de a avea un statut decent. Nu putem face asta cu banii noștri. Astăzi trecem prin etapa construirii de soluții prototip, formarea de zone experimentale, prelucrarea rezultatelor cercetării, finalizarea și brevetarea invențiilor noastre.

─ Conform planului, când veți ajunge la stadiul de implementare comercială?

─ Cred că până la sfârșitul anului viitor.

─ Cât s-a investit deja în proiect?

─ Aproximativ 15 milioane.

─ Dolari?

─ Nu, ruble. Acum plănuim să atragem investiții externe pentru a ne continua munca în vederea obținerii unui rezultat comercial. Suntem 100% încrezători în succesul nostru.

─ Ce trebuie făcut pentru a crea „praf inteligent” ieftin? Aveți un plan pentru a face tehnologia ieftină?

─ Există o singură rețetă aici - cererea în masă. Un cip pentru cercetare costă astăzi mai mult de 30 de dolari, chiar și primele 100 de cipuri costă deja 1.800 de dolari, este evident că milioane nu ar trebui să coste mai mult de 1-2 dolari. Atunci va veni vremea „prafului inteligent”.

─ Pentru producția de masă, este necesară crearea unei fabrici în serie?

─ În primul rând, trebuie să creăm baza de elemente și infrastructura hardware a tehnologiei. Suntem în contact cu firma ruseasca ITFY, care ne va furniza CAD pentru dezvoltarea componentelor microelectronice. Colegii de la ITFY, conduși de președintele companiei Leonid Svatkov, împreună cu IBM Corporation, au lansat proiectul ITFY special pentru Rusia, care a deschis „Centrul de tehnologie electronică” (CET) - pentru o soluție cuprinzătoare de infrastructură pentru dezvoltarea colectivă a cipurilor și plăci de circuite imprimate bazat pe platforma hardware și software IBM. Crearea Centrului de Tehnologii Electronice (CET) a fost anunțată la SPIEF-2012.

─ Ce volum de producţie este planificat să fie creat?

─ E greu de spus... Tehnologia Wi-Fi iar Bluetooth astăzi este în fiecare telefon mobil și sunt produse și vândute în milioane de unități. Ne concentrăm pe aceeași acoperire cu rețeaua noastră. Pe Celulare Nu facem pretenții, dar electrocasnicele, mașinile, jucăriile, consolele, computerele și multe altele pot oferi acoperirea dorită. Pentru ca proiectul să fie profitabil, este necesară intrarea pe piața mondială. Dacă lansăm corect proiectul acum și nu avem probleme cu finanțarea, atunci în 5 ani rețelele de senzori vor fi peste tot.

─ De ce Skolkovo?

─ Skolkovo oferă toate condițiile pentru dezvoltarea activă a proiectelor, este posibil să se obțină bani gheata pentru cercetare și dezvoltare. Negociem deja cu o serie de fonduri de risc cunoscute cu privire la posibilitatea de a atrage investiții de risc în proiect. În viitor, vom contacta lideri mondiali cunoscuți în acest domeniu, cu scopul de a crea un joint venture de producție. Marii investitori înțeleg că dacă există un interes real și se poate investi într-o tehnologie promițătoare, atunci se poate obține un rezultat comercial decent. Skolkovo are toate posibilitățile de a obține finanțare și sprijin complet pentru proiect. Prin urmare, atmosfera de acolo este foarte prietenoasă.

─ Înţeleg. În Skolkovo vă veți finaliza dezvoltările științifice, veți proiecta cipuri, apoi veți găsi un investitor, ștampilați cipurile în China, creați software pentru diverse sarcini de rețea de senzori și, în cele din urmă, creați produse finite - pentru Ministerul Situațiilor de Urgență, pompieri etc.?

─ Ștampilarea propriilor componente este încă o sarcină pentru viitor. Astăzi, principalul lucru este dezvoltarea diverșilor algoritmi de rețea care oferă soluții la diferite probleme tehnice, dezvoltarea de protocoale de schimb de date, interfețe, sisteme de colectare a datelor distribuite și calcule. Evoluțiile noastre sunt aplicabile în orice rețea cu un standard aprobat, prin urmare, deocamdată, în prima etapă, lăsați-i să ștampileze totul în China, să formeze rețele în toată lumea și să le lăsăm să folosească software-ul nostru de interacțiune pentru a îndeplini sarcinile atribuite. Deși ar fi bine să emitem un set complet dintr-o singură sursă și, în viitor, cred că vom ajunge la asta.

─ Și toate acestea sunt planificate să se facă în următorii doi-trei ani?

─ Da... avem planuri pentru doar câţiva ani. Principalul lucru, desigur, este finanțarea. Dar nu stăm pe loc... O serie de fonduri mari de risc sunt deja interesate activ de proiectul nostru, deoarece tehnologia rețelelor de senzori este una dintre cele mai promițătoare din punct de vedere comercial, o performanță globală, s-ar putea spune.

─ De unde ai filmarea? Ei lipsesc, din câte am înțeles.

─ Personalul de ingineri cu înaltă calificare este întotdeauna greu de găsit; căutăm în regiuni - există încă capetele strălucitoare și talente adevărate acolo. Astăzi, mai multe institute de cercetare sunt interesate de tema rețelelor de senzori - vom lucra și cu ele.

─ Baza tehnologică - în acest institut de cercetare laser?

─ Așteptăm cu nerăbdare un parteneriat reciproc avantajos cu IPLIT RAS... Dezvoltatorul care conduce această direcție la institut, șeful departamentului de tehnologie a informației Igor Voronin, este și directorul tehnic al LINTECH. Se dovedește a fi un parteneriat foarte productiv. Și cu biroul principal pentru dezvoltare ne mutăm la Skolkovo.

─ Se spune că e foarte greu să ajungi acolo. Chiar și mită este nevoie...

─ Eu personal nu știu despre posibilitatea de a ajunge la Skolkovo pentru bani. În ultimii 2 ani, el însuși a participat activ la 3 proiecte inovatoare - toate sunt acum rezidenți ai fundației. O companie dezvoltă în mod activ software care vă permite să obțineți automat modele 3D gata făcute din fotografie panoramică sau sferică. Apropo, ne-am propus și folosirea soluțiilor tactile pentru a optimiza semnificativ această muncă. Alte proiecte sunt legate de tehnologia de aplicare a vopselei și lacului, de exemplu... S-a dovedit că și acesta este un subiect promițător. Direcțiile sunt complet diferite...

Părerea mea este că Skolkovo a creat un sistem expert adecvat pentru o evaluare cuprinzătoare a ideilor și dezvoltărilor unice. Dacă ați reușit să transmiteți în mod clar principiile de bază ale ideii dvs. și dezvoltarea se încadrează în cadrul existent al centrului de inovare - asta este tot, obțineți statutul de rezident și muncă.

─ Vrei să spui că orice dezvoltator rus de tehnologie promițătoare care are o strategie clară și o echipă pregătită pentru implementarea acesteia poate ajunge la Skolkovo?

─ Dacă ai o idee pe care o consideri genială și înțelegi clar toți pașii ei pentru dezvoltarea, implementarea, obținerea de profit - vino să vorbim... Mă asum la astfel de proiecte - formalizez ideea conform standardelor internaționale, lucrez scot proiectul din punct de vedere investițional și comercial, iar apoi îl promovez în parcuri tehnologice, incubatoare de afaceri și fonduri de investiții. Și acesta nu poate fi doar Skolkovo. Există o mulțime de sarcini de interacțiune astăzi. Chiar și în cadrul aceluiași cluster, uneori unii dezvoltatori nu știu ce fac alții... și se întâmplă să fie parteneri ideali care pierd un potențial sinergetic uriaș.

─ Ce fel de scandaluri de corupţie au fost la Skolkovo? A existat un zvon că au vrut chiar să îngroape întreg proiectul...?

─ Acest lucru nu a afectat activitățile companiilor inovatoare. Pe măsură ce lucrăm, continuăm să lucrăm. Avem destule propriile noastre impresii. Iar Skolkovo, în ciuda tuturor bucuriei invidioase ale nedoritorilor săi, astăzi a primit un al doilea vânt și continuă să-și desfășoare munca minuțioasă pentru a cultiva industria internă a inovației...

Noua generație de dispozitive smartdust („praf inteligent”) va deschide posibilitatea colectării datelor fără fir în timp real, ceea ce va duce la schimbarea ideilor despre sistemele de inginerie, îngrijirea sănătății și interacțiunea cu mediul. Cum au apărut astfel de dispozitive și ce le împiedică în prezent dezvoltarea - în materialul jurnalistului Leonid Chernyak, pregătit special pentru TAdviser.

La începutul anilor 90 ai secolului XX, prin eforturile comune ale agenției americane de apărare DARPA și ale Rand Corporation, au fost create primele dispozitive de informare autonome (mote, particule) de dimensiunea unei cutii de chibrituri. Acestea constau din senzori care măsurau anumiți indicatori de mediu, un computer, un transmițător și un dispozitiv de alimentare (din rețea, baterii sau celule solare).

Aceste mote erau destinate exclusiv în scopuri militare și de informații, dar 5-7 ani mai târziu, ca urmare a „revoluției senzoriale” care a început atunci, au apărut dispozitive similare pentru uz civil. În același timp, s-a născut și denumirea modernă a tehnologiei, smartdust (praf inteligent), iar componenta sa individuală se mai numește mote. Mote, care a scăpat de sub controlul serviciilor speciale, a fost concepută pentru o varietate de scopuri, de exemplu, pentru a monitoriza structuri de inginerie complexe, în primul rând poduri, care se degradează în timpul funcționării sub influența factorilor externi (precipitații, vânt, temperatură, vibrații, sare). , care provoacă coroziune). Poate din cauza lipsei unui astfel de control, podul s-a prăbușit la Genova în august 2018. Ghețarii, pădurile, vulcanii, oceanul și orice altceva au nevoie de monitorizare constantă.

Copiile experimentale ale mote de la începutul anilor 2000 semănau cu dispozitivul prezentat în figura de mai jos. A fost realizat la Universitatea din Berkeley, centrul academic al noii mișcări. Conducătorul direcției a fost profesorul Kirs Pister, cunoscut pentru activitatea sa în domeniul dispozitivelor micro-electromecanice și fondatorul companiei Dust Networks. Entuziasmul creatorilor și starea de spirit tradițională radicală de stânga din Berkeley au dat naștere sloganului: „Senzori ai întregii lumi - uniți-vă!” Analiștii au devenit interesați de inovație, iar Gartner, fără ezitare, a plasat smartdust pe poziția de pornire în curba sa de hype în 2003, cu perspectiva implementării în 10 ani.

Și era ceva de gândit. Ideea de praf inteligent este pe cât de evidentă, pe atât de greu de implementat. Nu este o coincidență că data viitoare când tehnologia smartdust a apărut pe curba Gartner a fost abia în 2013. Dar din 2015, în fiecare an a fost plasat chiar la punctul de plecare cu o perspectivă de peste zece ani privind atingerea maturității tehnologice. Principalul motiv al revenirii repetate la poziția anterioară a rămas pregătirea insuficientă a tehnologiilor de rețea și comunicații.

Până de curând, „rețelele de praf” foarte specifice au rămas complet originale. Au fost create izolat de alte tipuri de rețele, dar nu din dorința de originalitate. Aceasta a fost o măsură necesară, deoarece nu exista nimic pe piață care să le satisfacă cerințele.

Punctul de plecare pentru abordarea rețelei mote este faptul că, prin definiție, puterea de emițător a fiecărui dispozitiv individual este neglijabilă. Drept urmare, am ales să creăm rețeaua tehnologie wireless Multi-hop, care se bazează pe principiul lanțului, și anume, fiecare nod servește drept releu pentru celelalte. Topologia full-mesh garantează fiabilitate și toleranță la erori. În cadrul rețelei, transferul de date se realizează folosind propriul TSMP (proprietar) (Time Synchronized Mesh Protocol), dezvoltat de Dust Networks, iar apoi rețeaua este conectată la Internet printr-un gateway. Pentru o companie cu cincizeci de angajați, aceasta este o realizare.

Pe parcursul a un deceniu și jumătate, dimensiunea paliței s-a micșorat la doar câțiva milimetri cubi, iar costul a scăzut la 10 USD sau mai puțin. Dar acest lucru nu este încă suficient pentru distribuirea în masă a smartdust, deoarece problema comunicării rămâne. Situația se poate schimba fundamental odată cu apariția tehnologiei comunicatii mobile a cincea generație Bluetooth 5.0 și . În acest caz, nu este nevoie de o rețea de hotel, iar fiecare mote poate fi conectat direct la Internet.

Noua generație de smartdust va deschide posibilitatea colectării datelor wireless în timp real, ceea ce va duce la schimbarea ideilor noastre despre sistemele de inginerie, asistența medicală și interacțiunea cu mediul. Miliarde, dacă nu trilioane, de dispozitive capabile să transmită date și să interacționeze cu feedback-ul vor putea transmite la cerere o mare varietate de indicatori fizici și chimici disponibili ai mediului. Dispozitivele pot fi alimentate cu baterii și pot extrage energie din mediu (vibrații, lumină). Ele pot fi amplasate în oricare dintre cele mai inaccesibile locuri. Există motive să credem că smartdust, ca fenomen atotcuprinzător, va absorbi în cele din urmă Internetul lucrurilor (IoT), simbolul celei de-a patra revoluții industriale.

Prin analogie cu WWW (World Wide Web), putem spune că folosind smartdust, lumea se transformă într-un singur Web Real World. Este încă dificil să ne imaginăm o viață în care informațiile sunt nelimitate, în care vom învăța totul, de la un mesaj banal despre necesitatea înlocuirii periuței de dinți până la primirea de informații fiabile despre toate celelalte obiecte de inginerie și naturale.

Cu toate acestea, lumea completă a deschiderii informaționale este amenințată de efectul Big Brother descris de James Orwell în romanul „1984”. Acest pericol este de obicei amintit când se vorbește despre în rețelele sociale, și în multe alte cazuri de persoane care intră în contact cu diferite forme de urmărire a acestora. Prin urmare, una dintre sarcinile principale ale viitoarelor tehnologii smartdust va fi păstrarea spațiului privat (confidențialitate).

După 2013, a apărut un val încă modest de startup-uri, pregătind terenul pentru participarea lor la smartdust. Majoritatea nu s-au ridicat la nivelul de sistem al Rețelelor de praf, luând o cale diferită și stabilindu-și obiective limitate pentru a justifica investiția în ele. De exemplu, Koto Air (Slovenia), QwikSense (Olanda), Wynd Technologies și Birdi (ambele) oferă sisteme de monitorizare a stării atmosferei în case, instituții de învățământ și spitale. American CivicSmart – managementul parcărilor.

Este evident că aceste companii se pregătesc pentru viitor, rezolvând probleme specifice; ele dezvoltă în secret senzori proiectați pentru conectarea prin canalele de comunicare de generația a cincea. Există însă și companii cu obiective mai serioase, printre care Cubeworks (SUA), care produce senzori subminiaturali și platforma Cubisens pentru colectarea informațiilor și stocarea datelor.

Senzorul CubeWorks este format din patru componente situate pe un singur cip:

• Procesor ARM Cortex M0 și memorie de 4 KB
• Încărcător
• Transmițător radio
• Senzor

Consumul de energie în modul standby este de 8 nW. Crește în timpul transmiterii, dar Încărcător, furnizând 10 nW pe 1 milimetru pătrat în condiții de iluminare a camerei, în combinație cu o baterie oferă o perioadă nelimitată de funcționare.

Furnizorii mari acordă, de asemenea, atenție smartdust, în primul rând IBM. Corporația a dezvoltat în mod tradițional tema computing-ului pervasive, care este în mod logic aproape de smartdust. Cu toate acestea, acum probabil că se îndreaptă spre smartdust.

Gigantul albastru nu face totul repede. Înțelepciunea populară spune că IBM începe să dezvolte un segment de piață doar dacă acesta este mai mare de un miliard. Se pare că corporația încă așteaptă, dar clar la început.

Punctul cheie pentru smartdust este un procesor ieftin și puternic. Poate fi realizat în producție de masă, așa că în pregătirea viitorului, corporația a anunțat cel mai mic computer din lume la conferința Think 2018. Dimensiunea sa este de 1 pătrat. mm. În ciuda dimensiunilor sale în miniatură, este comparabil ca putere cu Intel 8086. Și în acest milimetru pătrat, pe lângă procesor și memorie, există o fotocelulă care alimentează dispozitivul și o pereche de fotodiodă/fotodetector încorporată care asigură comunicarea optică. cu lumea exterioară. Costul dispozitivului în producția de masă este mai mic de 10 cenți.

Ce este praful inteligent? Video.

Succesorii acestui computer, dar care susțin comunicarea prin intermediul unui canal radio, pot deveni baza pentru viitoarele dispozitive smartdust. Până atunci, un computer de sine stătător cu comunicații optice poate acționa ca o etichetă pentru a certifica autenticitatea produsului. Este imposibil să o falsificăm, iar citirea datelor folosind un smartphone nu costă nimic. Producția în masă a acestui tip de etichete va fi baza pentru smartdust în viitorul apropiat.

Conceptul de praf inteligent a fost introdus de Christopher Pister de la Universitatea din California, Berkeley în 2001.

Termenul „praf inteligent”, care nu este destul de familiar cu înalta tehnologie, se referă la senzori miniaturali care au capacități de calcul și comunicații fără fir, precum și memorie pentru stocarea datelor și elemente sensibile pentru măsurarea parametrilor de mediu.
Smart Dust este perfect pentru organizarea rețelelor wireless în care nodurile comunică între ele după cum este necesar. O astfel de rețea are capacități de calcul distribuite, iar lățimea de bandă a rețelei crește odată cu dimensiunea sa. Pe lângă senzorii înșiși, rețelele de senzori includ și o serie de „gateway”. Acestea din urmă sunt necesare pentru a colecta, procesa și transmite informații de la senzorii din jurul lor. În prima etapă de dezvoltare a conceptului „praf inteligent”, creatorii de senzori au căutat cu insistență să-și reducă dimensiunea. Cu toate acestea, experiența implementării lor a arătat că miniaturizarea nu este întotdeauna binevenită în industrie. Prin urmare, primele mostre de „praf inteligent” create de Intel Corporation sunt plăci care măsoară 3 x 3 cm.
O altă aplicație a senzorilor noi care a fost deja implementată este monitorizarea sistemelor de alimentare cu apă. Senzorii sunt instalați pe conductele de apă și pe conductele de semnalizare a tremurului și a umidității mediului la o poartă specială situată undeva pe un stâlp de lampă sau pe o casă în raza de comunicare wireless a senzorilor. Senzorii sunt alimentați de baterii, iar gateway-urile sunt alimentate de rețea. În Boston, o astfel de rețea este deja operată cu succes.

A doua generație de senzori „inteligenti de praf” este în curs de creare. Acestea se bazează pe un procesor XScale pe 32 de biți, iar un procesor special este folosit pentru comprimarea informațiilor, precum și pentru asigurarea securității. Dimensiunile noilor senzori sunt de aproape două ori mai mici decât cele ale generației anterioare. Noii senzori au RAM mare și memorie FLASH și pot funcționa pe baza sistem de operare Linux. În plus, au capacități de introducere a informațiilor de mare viteză, de exemplu, de la camerele video.

Un domeniu separat de cercetare este problema aprovizionării cu energie. Există, de exemplu, proiecte pentru alimentarea senzorilor din panouri solare cu dimensiunile 10x10 cm.Se explorează posibilitățile de transformare a vibrațiilor mecanismelor în electricitate. Cu ajutorul senzorilor de nouă generație, aceștia plănuiesc să pună în aplicare ideea lor de „calculatură proactivă sau anticipativă”.
Până acum, computerele fac doar ceea ce oamenii le spun să facă. Dar, în viitor, PC-urile noastre vor anticipa nevoile noastre și vor acționa independent în interesul nostru. Calculatorul va analiza situația actuală, va face calcule proactive și ne va oferi anumite opțiuni pentru posibil actiunile urmatoare, iar în unele cazuri chiar va acționa de la sine, eliberându-ne de nevoia de a efectua proceduri de rutină.

Rețelele de senzori, constând din multe dispozitive autonome miniaturale independente, cu capacități de comunicare fără fir, se vor putea autoorganiza în rețea și vor interacționa între ele și cu „centrul”, având în același timp o marjă impresionantă de fiabilitate.

Praf inteligent pentru război

Conceptul de „praf inteligent” a fost împrumutat din povestea lui Stanislaw Lem „Invincible” și până de curând a fost considerat un lucru al viitorului îndepărtat. Se bazează pe ideea unui microrobot - un mecanism a cărui dimensiune se măsoară în milimetri sau chiar microni. Un singur microrobot, ca o singură furnică, este practic incapabil de nimic. Cu toate acestea, multe dintre ele, adunate într-un singur loc, devin ca o familie de miliarde de furnici tropicale, distrugând toate ființele vii în calea lor.

Unul dintre moduri posibile Aplicația sa, care a fost inventată de armata americană, este de a învinge tancurile inamice: un nor de microroboți care poartă o încărcătură învăluie un vehicul blindat și explodează. Sau distrugerea fizică a forțelor inamice folosind microexplozivi. După ce a fost aruncat dintr-o aeronavă (fără pilot, desigur), norul caută automat ținte, se împarte în grupuri de dimensiunea necesară pentru a le distruge, se lipește în jurul lor, pătrunde în locuri neprotejate și este simultan detonat. Explozia volumetrică rezultată arde sistemele de control al echipamentelor și devastează cele mai protejate adăposturi anti-bombe cu o eficiență maximă inaccesibilă armelor convenționale.

Aplicațiile mai pașnice, cum ar fi recunoașterea și spionajul, necesită algoritmi software mult mai complexi și capacitatea de a utiliza echipamente sofisticate de supraveghere și comunicații. Prin urmare, potrivit experților, va deveni fezabil cu ajutorul prafului inteligent nu mai devreme de 2014-2017. Scenariul de acțiune aici va fi următorul. Un nor dispersat în vecinătatea unui obiect important se deplasează imperceptibil spre acesta, alegând simultan locurile optime pentru a plasa subnori specializați. Norul de supraveghere video, al cărui fir de praf reprezintă un pixel separat al matricei cu o interfață de comunicare cu vecinii săi, se străduiește să ia o poziție mai bună pentru o imagine de ansamblu mai largă a spațiului. Bug-urile (sau poate „music”) stabilesc controlul asupra sunetelor. Cea mai dificilă parte, transferul de informații către sediul de informații, este puțin probabil să fie posibil în viitorul apropiat fără a trimite un agent cu un dispozitiv care le citește, ca în sistemele RFID moderne.

Dar în Rusia?

În aprilie 2007, șeful nanocentrului Institutului Energetic de la Moscova, Andrei Aleksenko, a raportat despre dezvoltarea în curs de desfășurare a nanoarmelor în Rusia. Potrivit lui, principalul avantaj al acestei arme este că „nu există altă protecție împotriva ei decât nanoprotecția”. El nu a clarificat esența lucrării oamenilor de știință ruși asupra acesteia, invocând secretul evoluțiilor.
Pentru a asigura securitatea națională, Rusia trebuie să dezvolte nanotehnologii cu dublă utilizare. În opinia sa, astfel de evoluții vor ajuta la protejarea granițelor, precum și la protejarea împotriva dezastrelor provocate de om. În cele din urmă, așa-numitul „praf inteligent” este un studiu complet al teritoriului, dar acest lucru este posibil numai cu dezvoltarea micro- și nanoelectronicii moderne.

La rândul său, Putin, încă președinte, în 2007 l-a instruit pe prim-viceprim-ministrul Serghei Ivanov să monitorizeze cheltuirea corectă a fondurilor publice alocate pentru dezvoltarea nanoindustriei. „Acesta este un domeniu de activitate pentru care statul nu va economisi nicio cheltuială”, a spus președintele, vorbind la o întâlnire la centrul științific al Institutului Kurchatov.

Putin a subliniat apoi că statul „oferă o mulțime de bani” în aceste scopuri și „trebuie să fie investiți astfel încât să fie folosit în mod eficient și să producă un profit”. „Este, de asemenea, foarte important să cunoaștem obiectivele”, a remarcat Putin, iar apoi el însuși le-a enumerat: „Nanotehnologia va fi cu siguranță o industrie cheie pentru crearea de arme ultramoderne și ultra-eficiente atât de ofensive, cât și de defensive, precum și pentru comunicații.”

În Marea Britanie, 50 de dispozitive au fost combinate într-un roi.

Oamenii de știință britanici și-au prezentat recent evoluțiile în acest domeniu. Interesul lor științific s-a concentrat pe studiul altor planete: dispozitivele „inteligente” de dimensiunea unui grăunte de nisip, care vor zbura în vânt, pot ajuta, în special, la studiul lui Marte.
Astfel de dispozitive vor fi un microcip de calculator acoperit cu o carcasă de plastic, care își va putea schimba forma atunci când este aplicat un impuls electric și, astfel, se va deplasa în direcția determinată de operator. „Praful” de electroni ar putea fi plasat în nasul sondelor spațiale și eliberat în atmosfera altor planete, unde ar fi transportat de vânt.

Experții de la Universitatea din Glasgow din Scoția au prezentat colegilor rezultatele evoluțiilor din acest domeniu în cadrul unei reuniuni a Asociației Naționale a Astronomilor. Dr. John Barker, profesor la Centrul de Cercetare în Nanoelectronică din Glasgow, spune că, cu ajutorul rețelelor fără fir, astfel de microdispozitive cu o rază de un milimetru ar putea fi formate în roi, dacă este necesar. Potrivit lui Barker, astăzi există cipuri și dispozitive de dimensiuni adecvate.

Dacă folosiți un anumit incarcare electrica Dacă „încreți” carcasa polimerică a unui astfel de dispozitiv, pata de praf se va ridica mai sus, iar dacă o aplatizezi, va coborî. Și rețelele fără fir vor permite microdispozitivelor să fie reunite în „stome”, iar Dr. Barker și colegii săi au creat model matematic acest proces.

„Am văzut că majoritatea particulelor pot „vorbește” doar cu cei mai apropiați vecini ai lor, dar atunci când sunt multe dintre ele, pot comunica la distanțe mult mai mari”, a explicat omul de știință scoțian. „În timpul simulării, am realizat integrarea a 50 de dispozitive într-un singur roi – și am reușit să facem acest lucru în ciuda vântului puternic.”

Oamenii de știință au demonstrat deja capacitățile „prafului inteligent”, în care – într-un volum de câțiva centimetri cubi – se potrivesc senzori, surse de energie, dispozitive de comunicare digitală și celule de rețea. Dar dacă sunt folosiți pentru a explora alte planete, vor avea nevoie de senzori, iar senzorii chimici actuali sunt prea mari pentru a se potrivi într-un „granule de nisip” de electron zburător. Cercetătorii speră, însă, că în următoarele decenii vor apărea senzori mult mai mici.

În aprilie 2007, John Barker a explorat posibilitatea de a explora suprafața lui Marte folosind o varietate de senzori wireless miniaturali, „praf inteligent”, care se pot deplasa pe suprafață de la un punct la altul, schimbându-i forma. Dr. Barker a dezvoltat un model de computer cu ajutorul căruia a privit mișcarea a 30 de mii de senzori miniaturali de pe suprafața lui Marte. Fiecare dispozitiv din model își poate determina locația și, de asemenea, își poate schimba forma, schimbând o suprafață netedă într-una neuniformă și invers. Senzorii cu o formă netedă pot fi cu ușurință ridicați și transportați de vântul marțian, iar atunci când capătă o formă neuniformă, cad din nou pe suprafața lui Marte din cauza creșterii rezistenței mediului. Astfel, prin schimbarea formei dispozitivelor, mișcarea acestora poate fi controlată. Rezultatele calculului au arătat că aproximativ 70% dintre senzori vor putea acoperi cu succes un anumit traseu de 20 km lungime.

Între timp, cercetarea interplanetară este departe de singurul domeniu de aplicare pentru praful inteligent. Altele ar putea include utilizarea microdispozitivelor pentru a colecta informații pe câmpul de luptă sau încorporarea acestora în ciment pentru a monitoriza „sănătatea” podurilor, clădirilor și altor structuri din interior.

solutie ruseasca.

Cu toate acestea, roboții pot avea și sarcini pașnice, de exemplu, explorarea spațiului din apropierea Pământului cu ajutorul stolurilor de microsateliți. Acest lucru ridică o problemă dificilă: cum să controlezi simultan mai multe mecanisme. Să ne imaginăm că zeci de mii de roboți trebuie controlați dintr-un singur centru. Acolo ar trebui să existe un supercomputer puternic, capabil să urmărească poziția fiecărui robot și să-i dea instrucțiuni. Acest lucru necesită o perioadă uriașă de timp și, în plus, este foarte nesigur: centrul de control poate eșua. Este mult mai ușor să permiteți fiecărui robot să accepte decizii independenteși coordonează acțiunile lor cu cele ale vecinilor lor.

Algoritmul de acțiune, inventat de cercetătorii ruși de la Institutul de Inginerie Radio Taganrog în 2003, este următorul. În primul rând, roboții formează un singur nor. I se spune coordonatele țintelor. Fiecare robot, cunoscându-și coordonatele și coordonatele țintelor, selectează cea mai apropiată țintă și decide dacă se îndreaptă spre ea. Pentru a face acest lucru, el află câți roboți s-au îndreptat deja către acest obiectiv. Dacă numărul lor este suficient, el începe să caute o altă țintă sau rămâne în rezervă. Dacă nu, decide să atace și anunță vecinii despre asta. Așa că norul se desface foarte repede în fragmente, grupuri, care se îndreaptă spre obiectivele lor.

Procesul de grupare trebuie reînnoit periodic. Acest lucru este necesar pentru a lua în considerare schimbările din mediul operațional. De exemplu, dacă un robot renunță la joc, cloud-ul ar trebui să știe despre el și să-l înlocuiască rapid cu unul de rezervă. În același mod, trebuie să țineți cont de schimbările în coordonatele țintei - se poate îndepărta prea mult de unii roboți din cluster. Aceasta înseamnă că va trebui să i se aducă forțe suplimentare.

Simulările pe computer au arătat că abordarea propusă este foarte eficientă, iar algoritmul de luare a deciziilor pentru microroboți este atât de simplu încât poate fi implementat cu ușurință în creierul electronic mic al acestor creaturi miniaturale. În plus, întreaga procedură se dovedește a fi extrem de flexibilă, capabilă să ia în considerare rapid atât pierderea microroboților, cât și modificările comportamentului țintelor.

Statele Unite testează deja în mod activ „praful inteligent”.

Dezvoltarea așa-numitului „praf inteligent” se realizează și în Statele Unite. În 2002, Hans Mulder, directorul Intel Research la Universitatea din California, Berkeley, a spus că sunt „dispozitive cu senzori microscopice, autoalimentate, cu capabilități de comunicare fără fir”. Potrivit acestuia, dispozitivele există deja și, mai mult, sunt testate.

În viitor, mii de acești senzori fără fir cu costuri reduse, plasați într-o gamă largă de locații, vor fi conectați în rețea și alimentați de surse de alimentare încorporate în câțiva ani. Între timp, rețelele de senzori pot consta doar din câteva sute de „moți de praf”, deoarece aceste dispozitive rămân prea scumpe, iar timpul lor de funcționare este de doar câteva zile. Potrivit lui Mulder, principalul obstacol în calea adoptării pe scară largă a rețelelor de senzori este costul ridicat al surselor de alimentare, care costă aproximativ 150 de dolari.

Armata SUA intenționează să cheltuiască miliarde de dolari pentru a implementa praful inteligent. Ei cred că merită - „praful inteligent” format din nanoroboți aruncați pe teritoriul inamicului poate provoca pagube mari inamicului. Roboții își vor reproduce propriul fel din material vechi și spion, transmițând informații către computerul principal, iar la comandă de la Centru vor trece la ofensivă: vor pătrunde în corpurile soldaților inamici (omorându-i sau pur și simplu imobilizându-i), opriți. orice motor, redirecționează orice semnal sau pur și simplu explodează, distrugând echipamente și forță de muncă pe un teritoriu vast. Mulder a spus că oamenii de știință americani au dezvoltat mai multe rețele de senzori bazate pe principiul „prafului inteligent”. O rețea este testată în luptă în Afganistan, unde armata americană a desfășurat câteva mii de senzori pentru a urmări mișcările echipamentelor militare. O altă rețea este folosită pe Insula Wild Duck din Maine, unde oamenii de știință o folosesc pentru a studia migrația petrelilor, iar o alta face parte din sistemul de simulare a cutremurelor din Berkeley.

„Smart Dust” este deja la vânzare

Dust Networks, al cărui director tehnic este Kristopher Pister, unul dintre pionierii conceptului de „praf inteligent” - rețele distribuite de dispozitive ultra-mici care suportă schimbul de date wireless - a introdus pe piață primul său produs. Primul kit inteligent de testare a prafului, numit SmartMesh, constă din 12 dispozitive miniaturale numite „mote”. Prețul întregului kit, inclusiv dispozitivele și software-ul în sine, este de 4.950 de mii de dolari.

Dispozitive conectate linii fără fir transmisii și poate transmite date de la senzori care monitorizează temperatura, viteza vântului, umiditatea sau alți parametri. Ele sunt în esență routere wireless alimentate cu baterie. Cu ajutorul lor puteți crea, de exemplu, sisteme de control Procese de producție sau sisteme de securitate. Rata de schimb de date a „motelor de praf” este relativ scăzută, ceea ce permite un consum redus de energie și energie din surse autonome. Acest lucru, la rândul său, poate reduce semnificativ costul sistemelor de operare bazate pe acestea, deoarece nu este nevoie de cablarea rețelelor de alimentare cu energie și oferă, de asemenea, o flexibilitate fără precedent a sistemului.
SmartMesh este un „strat” care vă permite să organizați schimbul de date între alte două „straturi” - senzori, pe de o parte, și Sistem informatic, în cadrul căruia acţionează, pe de altă parte. Fiecare „petă de praf” reprezintă un nod retea fara fir schimb de date cu consum ultra-scăzut de energie. Datele sunt transferate de la nod la nod, similar cu modul în care pachetele sunt transferate pe Internet - cu excepția faptului că sistemul inteligent de praf utilizează un alt protocol de transfer de date în loc de TCP/IP, care a devenit standardul de facto al industriei. O altă diferență este că tehnologia a fost dezvoltată pentru a menține dispozitivele oprite de cele mai multe ori. „Dacă ții radioul pornit tot timpul”, notează Chris Pister în mod rezonabil, „bateriile vor dura doar câteva săptămâni”. Noua tehnologie a făcut posibilă obținerea unui rezultat uimitor - un singur „mot de praf” pe bateriile AA poate dura trei ani fără a le înlocui. Software Business 2.0, furnizat împreună cu motele, le permite să organizeze singuri rețeaua și să asigure un astfel de consum redus de energie.

Potrivit autorilor dezvoltării, pe măsură ce conceptul de „praf inteligent” devine tot mai răspândit, producătorii vor începe să echipeze literalmente fiecare detaliu, dispozitiv și fiecare cameră cu senzori, ceea ce va deschide posibilitatea de a monitoriza și gestiona o gamă largă de procese tehnologice sau, de exemplu, consumul de energie în timp real. Acest lucru va permite, în special, creșterea eficienței producției, crearea unor sisteme de securitate mai fiabile (echiparea întregului perimetru protejat cu senzori de vibrații) și îmbunătățirea productivității câmpului (prin plasarea senzorilor de umiditate și aciditate în solul fiecărei plante).
Aducerea la viață a ideii de „praf inteligent” a necesitat investiții considerabile. Dust Networks a primit un total de peste 7 milioane de dolari pentru dezvoltarea sa de la companii precum Foundation Capital, Institutional Venture Partners. Unul dintre ei a fost In-Q-Tel, o companie cu capital de risc finanțată de CIA. Dust Networks nu a furnizat încă date despre cât vor costa clienții rețelele industriale mari de „praf inteligent”.

Viitorul apropiat.

În general, există o mulțime de scenarii în care rețelele de senzori ar putea fi utilizate în mod rațional: de la monitorizarea stării podgoriei (umiditate, temperatură, coacere, prezența insectelor dăunătoare) până la un sistem de securitate complet care poate controla literalmente totul: de la prezența infractorilor în zona controlată până la monitorizarea atmosferei pentru radiații și substanțe toxice. În mod ideal, în viitor, totul va fi echipat cu senzori - de la clădirile din oraș și mașini până la corpul uman.

Fizicienii americani au descoperit că un nanotub rezonează cu un câmp radio. Pe baza acestui lucru, au construit un receptor care poate primi semnale din exterior la o frecvență de aproximativ 300-400 megaherți, adică se poate regla raza radio a tubului. Tubul servește atât ca antenă, cât și ca receptor. Următoarea provocare pentru rețelele de senzori în viitor este implementarea lor la scară micro și nano. În corpul uman, într-o clădire, într-o structură și așa mai departe. În zece ani, nanotehnologia cu nanotransmițători va intra în viața noastră de zi cu zi.

← Postare mai veche

„Thinking trestie” este o frază celebră care, caracterizând potențialul mental total al umanității, a fost formulată de celebrul filozof, naturalist și scriitor francez Blaise Pascal. Astăzi, se pare, cercetătorii americani au venit cu o nouă definiție similară pentru inteligența artificială colectivă - „praf inteligent”!

Rețineți că însuși conceptul de „praf inteligent” este praf inteligent introdus în uz științific de omul de știință american Christopher Pister de la Universitatea din California încă din 2001. Cu toate acestea, chiar înainte de aceasta, și anume în 1992, în SUA a fost creat Microsystems Technology Bureau (MTO) sub auspiciile DARPA, al cărui scop era crearea de dispozitive microelectronice și fotonice compacte, cum ar fi, de exemplu, microprocesoare, ca precum și diverse tipuri de sisteme microelectromecanice Lucrarea s-a desfășurat foarte activ, în urma căreia a fost creat la Laboratorul Național Sandia în aceiași ani 90 un model al robotului MARV (Vehicul Robotic Autonomă Miniatural), cu un volum de doar aproximativ un inch cub.

În plus, după cum se spune - mai mult și deja în 2000 dimensiunea sa a fost redusă de patru ori! Mai mult, în ciuda dimensiunii sale, „mașina” are un procesor cu 8 KB de memorie, un senzor de temperatură, un microfon, o cameră video și un senzor chimic. În viitor, s-a planificat dotarea acestui robot cu comunicații fără fir, astfel încât mai mulți dintre acești microroboți să se poată uni pentru a rezolva o problemă comună.

Ei bine, este necesar, de exemplu, poate pentru a (cum presupune armata americană) să învăluie, să zicem, un tanc sub formă de nor, apoi să pătrundă prin crăpăturile și scurgerile din interiorul vehiculului și apoi să explodeze la comandă! Adăugând astfel de microsenzori la vopseaua folosită pe avioane, vom putea obține informații despre starea suprafețelor acesteia. Și dacă sunt vopsite în interior, vor putea semnala un incendiu, fum și chiar niveluri în exces de dioxid de carbon. Desigur, o astfel de vopsea va fi semnificativ mai scumpă decât de obicei, așa că utilizarea sa în spații rezidențiale nu este un viitor foarte apropiat, dar pe submarinele nucleare și centralele electrice poate fi folosită literalmente mâine - este doar o chestiune de „lucruri mici” - creând astfel de microdispozitive și să le furnizeze energie. Apropo, o probă de un milimetru cub, echipată cu un senzor de temperatură, de mișcare și un transmițător de semnal radio, există deja. Ce este un milimetru?!

Este tentant, spune Joshua Smith, directorul Laboratorului de Sisteme senzoriale de la Universitatea Washington din Seattle, să acoperim totul în jur cu astfel de senzori și să îi instruim să urmărească fenomenele și obiectele de interes pentru noi. Dar aici se pune problema aprovizionării lor cu energie. Cu toate acestea, lucrează și la această problemă astăzi și în mai multe direcții simultan. Acestea ar putea fi panouri solare minuscule situate direct pe „spatele” acestor roboți minusculi sau generatoare termoelectrice care transformă căldura în curent electric.

Lucrările la „praful inteligent” sunt în desfășurare nu numai în străinătate, ci și în Rusia. În special, oamenii de știință de la Institutul de Inginerie Radio de Stat Taganrog au creat un model matematic care face posibil, în principiu, să înțelegem cum să controlăm norii unor astfel de microroboți și cum ar trebui să acționeze împreună pentru a finaliza sarcina. Inițial, ele formează o singură masă, care primește o sarcină de la computerul de control. Fiecare robot, determinându-și coordonatele și coordonatele țintei, în primul rând, află câți roboți sunt cei mai aproape de el și dacă sunt suficienți pentru a finaliza sarcina. Dacă „da”, atunci el caută un alt obiectiv, dacă „nu”, atunci se grăbește spre obiect. Astfel, se formează grupuri de roboți, fiecare dintre care își va îndeplini propria sarcină.

O soluție frumoasă, desigur, dar, așa cum se întâmplă foarte des în știință, dă naștere la o cu totul altă problemă. Cert este că conectarea acestor micro-moți cu centrul de control și între ele va necesita un consum enorm de energie. Cu toate acestea, o soluție pare să fi fost deja găsită, și de dr. John Baiker de la Centrul pentru Nanoelectronică din Glasgow. În opinia sa, informațiile de la un robot la altul pot fi transmise de-a lungul unui lanț, ceea ce va reduce semnificativ costurile cu energia.

Imaginează-ți o lume în care dispozitive fără fir de dimensiunea unui cristal de sare. Acești „pitici” sunt echipați cu alimentare autonomă și putere de calcul. În plus, există camere și mecanisme pentru transmiterea datelor fără fir. Astfel de sisteme microelectromecanice (MEMS) sunt numite praf inteligent. Și în curând s-ar putea „răspândi” în cartier. Să ne dăm seama ce este și unde sunt folosite „petele de praf”.

Ce poate face praful inteligent?

MEMS sunt echipate cu senzori minusculi care pot detecta orice, de la fluctuațiile luminii la vibrațiile de temperatură. Datorită dimensiunii lor în miniatură, dispozitivele pot rămâne suspendate în spațiu ca particulele de praf. Ei pot:

• colectați cantități uriașe de date, inclusiv accelerație, tensiune, presiune, umiditate, sunet și multe altele;
• procesați toate acestea folosind computerul încorporat;
• stocarea datelor în memorie;
• transmite informații fără fir către nor, bază sau alte „mote de praf”.

Imprimare 3D la microscale

Imprimarea componentelor de praf pe o imprimantă 3D disponibilă comercial va face tehnologia accesibilă. Anterior, am examinat în detaliu utilizarea tehnologiei în diferite domenii ale vieții umane.

Lentilele optice ale senzorilor miniaturali vă vor permite să obțineți imagini de calitate ultra-înaltă. Acum nici nu ne putem imagina.

Aplicarea practică a prafului inteligent

Potențialul prafului inteligent de a colecta informații despre mediu în detaliu incredibil va avea un impact asupra multor lucruri. Este ca tehnologia Internet of Things (IoT) multiplicată cu miliarde. Iată doar câteva exemple aplicație practică praf inteligent.

• Monitorizați cu atenție culturile pentru a determina nevoia de udare, fertilizare și combatere a insectelor.
• Monitorizarea echipamentului pentru a-l deservi la timp.
• Identificați deficiențele și coroziunea înainte de defectarea sistemului.
• Monitorizarea oamenilor și a produselor din motive de siguranță.
• Măsurând tot ceea ce poate fi măsurat. Și aproape peste tot.
• Controlul livrării produselor de la producător la magazin, inclusiv transportul prin orice mijloc.
• Aplicație în medicină: diagnostic fără intervenție chirurgicală. Și, de asemenea, controlul dispozitivelor care ajută persoanele cu dizabilități să interacționeze cu instrumente care îi ajută să trăiască independent.
• Cercetătorii de la Universitatea din California, Berkeley, au publicat o lucrare despre potențialul prafului inteligent. Dacă este implantat astfel încât să „stropească” creierul, atunci puteți obține părere despre funcționalitatea acestuia.

De ce este periculos praful inteligent?

Există încă probleme care împiedică utilizarea pe scară largă a prafului inteligent. Iată câteva dintre ele.

Confidențialitate

Experții sunt îngrijorați de problemele de confidențialitate ale MEMS. Dispozitivele inteligente pot înregistra orice sunt programate să înregistreze. Datorită dimensiunilor lor în miniatură, sunt greu de detectat. Și aici vă puteți activa imaginația cu privire la subiect: ce se întâmplă dacă praful inteligent cade în mâinile greșite...

Control

Miliarde de particule inteligente de praf se împrăștie cu ușurință în zona selectată. Și a le pune împreună, dacă este necesar, nu este o sarcină ușoară.

Având în vedere dimensiunea lor, particulele de praf sunt greu de detectat. Și toate particulele sunt din „pulbere” - și chiar mai mult. În plus, chiar și un număr mic de „elemente nedetectate” vor continua să scurgă informații.

Preț

Aceasta este o tehnologie nouă. Prin urmare, costurile implementării sale sunt foarte mari. Până când costul scade, praful inteligent va fi la îndemână pentru mulți.

Praful inteligent distruge lumea?

Tehnologia MEMS poate perturba economia și întreaga lume. Aceasta este opinia celor care o dezvoltă din 1992. Aceeași idee este susținută companii mari care a investit în cercetare. Printre acestea se numără General Electric, Cargill, IBM, Cisco Systems.

Prin urmare, este important să eliminați toate momentele „periculoase” în loc să „împrăștiați” praful inteligent peste tot.