Akıllı Toz: Toz zaten bir insana yardım edecek kadar akıllıdır. Akıllı toz nedir ve yayılması etrafımızdaki dünyayı nasıl değiştiriyor?

IPLIT RAS ve Entelektüel Araştırma Laboratuvarı "LINTECH" gelişiyor dağıtılmış teknoloji sensör ağları (RSS). LINTECH LLC Genel Müdürü, ülkemizin RCC sektörünün gelişiminde benzeri görülmemiş bir sıçrama yapmasının ne kadar gerçekçi olduğunu anlatıyor. Yuri Aurenius.

Ne yazık ki, perestroyka, 90'lı yılların kaosu ve 21. yüzyılın başında siyasi istikrarın sağlanması dönemlerinde Rusya'nın Batı'nın ve hızla büyüyen potansiyelinin umutsuzca gerisinde kaldığı teknolojik ilerlemenin stratejik açıdan önemli sektörleri var. Asya kaplanları.

Bu tür bilim alanları arasında mikroelektronik, teknik sibernetik, robotik ve ülke ekonomilerinin 5. teknolojik düzen sanayine geçişine temel oluşturan daha birçok alan bulunmaktadır. Yönetim verimliliğinin ve en önemli üretim tesisleri üzerindeki kontrol kalitesinin yanı sıra sözde üretim tesislerinin tüm kompleksinin en şiddetli şekilde bağlı olduğu telekomünikasyon ve iletişim teknolojilerinin gelişmesi özellikle dikkate değerdir. Ulusal ekonomi.

Bunu kabul etmeye değer Wi-Fi standartları ve gelişmiş olarak algıladığımız Bluetooth Etkili araçlar iletişim en modern ve güvenilir olmaktan uzaktır. Dünya çapında giderek daha fazla sayıda kitlesel pratik kullanıma sunuluyor. dağıtılmış sensör ağları (DSN'ler)"Akıllı toz" olarak çalışmaya hazır - kendilerini tek bir akıllı ağ halinde bağımsız olarak organize ediyorlar ve binlerce hedef parametreye göre daireleri, konut binalarını, tüm şehirleri ve hatta kıtaları kontrol ediyorlar.

Mevcut kablosuz ağlardan onlarca kat daha güvenilirdirler ve neredeyse hiç insan müdahalesi olmadan çok çeşitli hayati görevleri otomatik olarak çözecek sistemlerin oluşturulmasına olanak tanırlar. Bugün hala bu insan yapımı boşluğu doldurma ve Rusya'yı kablosuz telekomünikasyon alanında gelişmiş yeniliklerden oluşan trenin son vagonuna itme şansı var.

ZigBee standardında yerli çiplerin geliştirilmesi için en umut verici projeÇeşitli alanlardaki aktif uygulamalarına yönelik yazılım ve yazılımlar, Lazer Enstitüsü ekibi olarak adlandırılabilir ve Bilişim Teknolojileri RAS (Shatura) ve Entelektüel Araştırma Laboratuvarı "LINTECH". LINTECH LLC Genel Müdürü, ülkemizin RCC sektörünün gelişiminde benzeri görülmemiş bir sıçrama yapmasının ne kadar gerçekçi olduğunu anlatıyor. Yuri Aurenius.

─ Yuri, söyle bize, parmaklarda dedikleri gibi, bu teknolojinin özelliği nedir? Sensör ağları kulağa biraz bilim kurgu gibi geliyor...

─ Teknik direktörümüz Igor Voronin size kendisinin RSS alanında Rusya'nın önde gelen uzmanlarından biri olduğunu söylese daha iyi olur. Sensör ağlarının birçok özelliği ve avantajı vardır. Belki de iki ana tane vardır: rastgele yerleştirilmiş sensör ağı modülleri, kendilerini anında bağımsız olarak tek bir ağ halinde düzenler. İkincisi, Wi-Fi ve Bluetooth'un "yıldız" teknolojisi kullanılarak oluşturulmuş olmasıdır - bu, bir noktanın herkese dağıtıldığı zamandır ağ ayarları ve diğer "alt" cihazlar ona eklenir ve ZigBee standardına göre bir ağ, kendisi de rastgele bağlantılara sahip bir yapı oluşturan karma bir ağ haline gelebilir. Sensör ağı MESH'dir. Görsel olarak bir yıldızı (“nokta-çok nokta”) değil, bir balık ağını temsil eder; Böyle bir ağın her bir öğesi, birçok komşu öğeyle etkileşime girerek gerekli bağlantıyı oluşturur. Bu, veri iletiminin önemli ölçüde daha fazla güvenilirliğini sağlar. Ne kadar çok katılımcı olursa, veri aktarımının güvenilirliği de o kadar artar. Ağ, temel işlevselliğini korurken aktif cihazların %40'a kadarını kaybedebilir. Uygulama kapsamı, sıradan ev aletlerinden ciddi izleme ve yaşam destek sistemlerine kadar neredeyse sınırsızdır.

Ancak aynı standarttaki modülleri tek bir ağa bağlamak en zor iş değildir. Bu otomatik olarak gerçekleşir. Ancak bu tür ağların her birinin farklı gereksinimleri vardır - bazılarının sık sık noktalardan merkeze veri aktarması gerekir, diğerleri - saatte bir, diğerlerinin belirli bir süre boyunca veri iletmesi garanti edilir ve bazılarının ise bir kez açma görevi olabilir. bir yıl boyunca yangın sırasında veri iletin ve geri kalan zamanda "uykuda kalın" - pilleri değiştirmeden maksimum ağ performansı sağlanmalıdır. Farklı problemler farklı ağ gereksinimleriyle çözülür. Bu, ağ bileşenlerinin etkileşimi için farklı protokollerin ve algoritmaların ortaya çıkmasına neden olur - bu durumda değerli enerjiyi boşa harcamamak için tüm sensörler aynı anda nasıl "uyandırılır", bilgi iletilir ve sonra tekrar uykuya dalılır. Veya tam tersine, verileri toplayıp merkezi veri toplama ve işleme düğümüne iletmeyi garanti etmek için hangi şemaya göre açılmaları ve uyku moduna geçmeleri gerekiyor.

Ağ, sözde düğümlerden oluşur. müsrifler Her düğüm, bir alıcı-verici, komutları işleyen bir ana çip (mikroişlemci), modern bir otonom güç kaynağı ve bir tür sensör olan bir yazılım ve donanım cihazıdır. Bilmiyorsanız Rusça'da sensör sensördür. Bu tür her bir mote'a birkaç farklı sensör bağlanabilir. Bir düğüme ne kadar çok sensör bağlarsak o kadar farklı parametreleri ölçebiliriz ancak aynı zamanda pil gücü tüketimi de artar. Sensörler genellikle standarttır. Bunlar sıcaklık, basınç, nem, aydınlatma, titreşim, gürültü, uzaydaki konum (eğim ölçer), devir sayısı (kodlayıcı), radyasyon, karbon monoksit (CO/CH) ölçümleridir. Sensörlere ek olarak kontrollü aktüatörler de monte edilebilir. Daha sonra her ağ düğümü " akıllı ev- gerekli bilgileri toplar ve işlenmek üzere iletir, ardından "merkezden" bir kontrol sinyali alır ve bunu işlenmek üzere aktüatöre gönderir. Ve sistemin güvenilirliği konusunda hiçbir kablo veya şüphe yok.

Sensörler özel olarak da tasarlanabilmektedir. Ancak bu durumda düğümün maliyeti keskin bir şekilde artar. Kural olarak, bir ağ oluşturmak için düzinelerce düğüm kullanılır, standart sensörler kullanmaya çalışırlar. Seri üretim nedeniyle daha ucuzdurlar, onarılabilirler veya hızlı bir şekilde değiştirilebilirler - asıl önemli olan gerekli parametreleri karşılamalarıdır. Ağın koordinatörleri vardır - ağ senkronizasyonunun temel işlevlerini yerine getiren daha akıllı noktalar; açıldığında mevcut tüm cihazları yoklar ve bunlara dayalı bir ağ oluştururlar. Ara düğümler var - tekrarlayıcılar veya yönlendiriciler. Üçüncü seviye ise uç cihazlardır. Sensörler onlara takılıdır. Tekrarlayıcılar aracılığıyla, toplanan verilerin paketler halinde iletildiği ve hepsinin tek bir toplama noktasına aktığı bir ağ oluşturulur. Cihazlar arasındaki mesafe kural olarak şu anda 100 metreyi geçmiyor. Çipler halihazırda geliştirilmiş ve satışta olmasına rağmen birbirleriyle 1 km'ye kadar iletişim kurabiliyorlar. Doğru, aynı zamanda, sinyal daha uzun bir mesafeye giderse, bunun daha fazla pil tüketimi olacağı ve ağın enerjiyi daha hızlı tüketeceği anlamına geldiğini anlamalısınız. Sensör ağları için özel işletim sistemleri vardır - TinyOS ve Linux'a benzer işletim sistemleri için tüm geliştirmeler genellikle C dilinde gerçekleştirilir.

─ Vay be! Böyle bir ağın yardımıyla devasa alanları kontrol etmenin mümkün olduğu ortaya çıkıyor?

─ Aksi takdirde! Mesela 64 bin çipi 1 kilometre mesafeye yerleştirirseniz ilk ve sonuncusu yine 1 km mesafede olacaktır. Çünkü tüm dünyayı bu şekilde dolaşacağız. Doğru, henüz kimse bu tür küresel deneyler yapmadı, ancak örneğin İngiltere'de sokak aydınlatmasını kontrol etmek için bir sensör ağı zaten kullanılıyor.

─ Pratik bir örnekle gösterecek bir şeyiniz var mı?

─ Bugün zaten test işletmesi aşamasında olan birçok projemiz var. Örneğin endüstriyel izleme alanında bir proje. Shaturskaya GRES No. 5 bölgesinde, 1-6 numaralı blokların besleme pompalarının devridaim hattında termal kontrolü gerçekleştirmek için bir RSS ağı kuruldu. Çalışma alanındaki boru hattı sıcaklığı normal durumda 230°C'dir. Ölçüm doğruluğu 5–10 derecedir, ölçümler her 10 saniyede bir alınır. Bu tür teknolojik izleme yalnızca enerji işletmelerinde değil, aynı zamanda bölgesel kazan dairelerinde, elektrik santrallerinde ve kimyasal üretimde de mümkündür, çünkü RSS'nin avantajları vardır: hızlı kurulum, basitlik ve bakım kolaylığı.

Konut ve toplumsal hizmetler sisteminde sensör ağlarının kullanımına büyük önem veriyoruz. Halihazırda birçok şehirde gelişiyoruz ve yazlık köyler Moskova bölgesi. Bu gelişme yönünün, belki de alarm ve güvenlik sistemleriyle birlikte en umut verici olduğunu düşünüyorum. Açıkçası, RSS kullanılarak tüm şehir konutları ve toplumsal hizmet sistemlerinin asansör ve mühendislik izlemesi gerçekleştirilebilir ve aynı zamanda tüm konutların yönetimi organize edilebilir. teknik cihazlar konut ve idari binalar, faturalandırma için gerekli ölçüm cihazlarından verilerin toplanması, her türlü alarm sistemi (hırsız, yangın) ve güvenlik (panik butonları, anahtarlıklar) vb. sistemler hayata geçirilmiştir. PSS'yi temel alan şirket içi mühendislik sisteminin kaza veya sızıntı durumlarında yardımcı olması çok önemlidir. otomatik modüç yollu vanayı kapatırken aynı zamanda görevli memura sızıntının yeri hakkında bilgi verir, böylece boru hattından acil su sızıntısı önlenir. Ayrıca odalarda havalandırma – nem ve sıcaklık kontrolü de yapılabilmektedir. Bu sistemler iyi çalışıyorsa, kayıplar minimum düzeydedir, ayarlar her kullanıcı için esnektir; tüm bunlar daha düşük oranlara, sigorta şirketlerinin faizlerine vb. yol açacaktır. ...

İlaç– hastaların uzaktan izlenmesi. MONIKI'nin fonksiyonel teşhis departmanında bir hasta izleme sisteminin kurulması planlanmaktadır. Hastanedeki hastalar basınç, sıcaklık ve kalp aktivitesini ölçmek için bilezik şeklinde sensörler takıyor. Verileri, ilgili doktorun XBee kayıt cihazı aracılığıyla hastanın durumu hakkında bilgi alabileceği merkezi bir sunucuya iletirler. Bazı hasta kategorileri için, örneğin evde, ücretli tıbbi gözlem hizmetleri sağlamak mümkündür. Bu durumda PCC kiti, hastaya verilen ağ geçidinin veri depolama sunucusuyla ilişkilendirileceği şekilde kurulur. Hasta, merkezi veri toplama noktasının menzili içinde kalarak hareket edebilir. Daha sonra, hastanın kritik derecede tehlikeli bir durumu durumunda, alarm sinyali merkezi sunucuya gider, alarm sinyali işlenir ve uzmanlara gönderilir ve ilgili doktorun karar vermesi için hasta hakkındaki tüm veriler görüntülenir. gerekli eylemler.

Rosatom ile birlikte nükleer tehlikeli tesislerin radyasyon izlenmesi konusunu incelemeye başladık. Mevcut araştırma nükleer tesislerinin (RNI) ve diğer nükleer tehlikeli tesislerin binalarının durumunu izlemeye yönelik bir sistem için RSS kullanmanın olanakları, beklentileri ve sorunları üzerine araştırmalar yürütülmektedir. RSS, Dimitrovgrad'daki Nükleer Araştırma Enstitüsü Araştırma Enstitüsü binalarının bir kısmına konuşlandırıldı ve sistemin gerçek koşullardaki davranışına ilişkin bir çalışma gerçekleştirildi. Artan arka plan radyasyonuna maruz kaldığında sistem güvenilirliği sorunları, radyasyon ve nükleer tehlikeli binaların yapımında kullanılan "ağır" betondan yapılmış yapılar şeklindeki engellerin varlığında RSS düğümlerini iletişim kurmak için kullanılan radyo sinyali yayılma sorunları nesneler de araştırıldı.

Rus Demiryolları, tekerlek takımının sıcaklığını kontrol etmek için bir sistem geliştiriyor. RSS kullanılarak, bu sorun şu anda yapılmakta olandan daha ucuz ve daha güvenilir bir şekilde çözülebilir; bu yöntemde, bir elektrikli tren KTSM veri toplama noktasından geçerken sıcaklık ayrı ayrı ölçülmektedir. Deney bölgesi, planlandığı gibi, banliyö elektrikli trenindeki Kurovskaya deposunda konuşlandırılacak. Sürücü, sürüş sırasında gerçek zamanlı olarak tekerlek takımının sıcaklığı hakkında bilgi sahibi olabilecek. Ayrıca toplanan verilerin, elektrikli trenin geçtiği istasyondaki istasyon görevlisinin erişebileceği merkezi bir veri tabanında saklanması da mümkün olacak.

İnşaat - bina ve yapılardaki yerleşimlerin ve sapmaların izlenmesi konularında sistemlerimize ilgi duyulmaktadır. Potansiyel Müşteri – “Rosstroy”. Yakın gelecekte, Moskova Bölgesi'nde mevcut iki çukurun inşaat bölgesindeki oturma değerleri, düşeyden sapmalar ve çatlak açılmalarının gerçek zamanlı olarak izlenebileceği RSS tabanlı bina ve yapılar için dağıtık bir izleme sisteminin oluşturulması planlanıyor. merkezi bir sunucuya veri çıkışı ve WEB'de yayınlanması.

Lojistik – malların hareketinin kontrolü. Lojistik otomasyonlu kompleksler için, veri toplama noktalarına göre konumlandırma ve bilgilerin merkezi bir sunucuda saklanması ile depolar arasında ve içinde benzersiz bir tanımlayıcıyla radyo cihazlarının hareket yolları hakkındaki verilerin toplanmasını organize etmek mümkündür. Bu doğrultuda, sensör teknolojilerinin kitlesel dağıtımıyla, mal dağıtım akışı, pazarlama girişimlerinin yönetimi vb. hakkında da bilgi üretebiliyoruz.

Şu anda tüm uygulama projelerini listelemek mümkün değil. Sensör ağlarının uygulama yelpazesinin çok geniş olduğunu bir kez daha belirteyim... Bugün en az 20 farklı alanı kapsadık ve bu yönde çalışmalarımız devam ediyor. Acil Durumlar Bakanlığı'na, madencilere, sanayi kuruluşlarına, eğitim sistemine yönelik çözümler yolda...

─ Yani lazer enstitümüze dayanarak sensör ağları için ekipmanın Rusça versiyonunu mu geliştiriyorsunuz?

─ IPLIT RAS, sensör ağlarının çeşitli özelliklerini geliştirmek ve incelemek amacıyla sensör ağlarıyla çalışır. Çiplerin tamamı Amerika'da geliştirilip Çin'de üretildiği için Rusya'da satın alabileceğimiz mikroişlemci tabanıyla sınırlıyız. Peki ya da bir seçenek olarak yurt dışından cebinizde çıkarın. Şimdilik başka bir seçenek yok. Ağları mümkün olduğu kadar uzun süre nasıl çalışır hale getireceğimiz veya sinyalin ağlar üzerinden güvenilir bir şekilde geçmesinin nasıl garanti edileceği ve bunlar üzerinden veri içeren paketlerin yolunun mümkün olduğunca hızlı nasıl oluşturulacağı açısından inceliyoruz. . Böyle bir ortaklığın yaratacağı sinerji oldukça ümit vericidir.

─ Rus bilimi bu alanda yabancı meslektaşlarının çok gerisinde mi?

─ Ticarileştirme ve pratik geliştirme konusunda Japonya, AB ve ABD'nin araştırma merkezlerinde halihazırda mevcut olan potansiyelden hâlâ çok uzaktayız. Bilimsel açıdan artık Rusya'da kendine özgü gelişmelerle oldukça güçlü bir ekol oluşmuştur. Bugün sonuçları önde gelen uluslararası bilimsel dergilerde bile yayınlıyoruz - ilerleme var. Şimdi asıl mesele seri üretilen ucuz ve "doğru" bir motor bulmak ve bu teknolojide bir atılım olacak. Örneğin, tüm ev aletleri bir sensör ağının bu tür unsurlarıyla donatılmaya başlayabilir - elektrikli süpürgelerin içi, çamaşır makineleri, televizyonlar vb. 300-400 dereceye ayarlanmış sıcaklık sensörleri ile sensör ağlarını dağıtın... Konut apartmanlarındaki ev cihazlarına yerleştirilen sensörler, belirli bir dairenin dolabındaki bir yangın hakkında, apartman sakininin kendisinden çok daha önce ağ aracılığıyla merkeze rapor verecektir. ... (özellikle evde olmadığı zamanlarda) . Sensörü TV'ye yerleştirebilir veya müzik Merkezi ve acil bir durumda bu cihaz acil durum hakkında iletişim kurmak için kullanılacaktır. Ve bu bilgiler adreslenebilir olacaktır - her çipin ağda kendi MAC adresi vardır, diğer çiplerle ve veri toplamak ve işlemek için ağ geçitleriyle bağlantısı pratik olarak konumunu belirler. Seri üretimde bu ağ elemanlarının bir kuruşa mal olması ve “akıllı toz” gibi işlevlerini yerine getirmesi gerekiyor.

─ Genel olarak amacınız bu teknolojiyi tüketici mükemmelliğine ulaştırmak...

─ Evet - kritik teknolojiler kategorisine ait olan tüm altyapıyı, yazılımı, sensörleri ve tabii ki çipleri bulmak ve bunların üretimi için lisans satın almak imkansızdır. Ve eğer tüm hattı - hem arayüzleri hem de çeşitli sensörleri ve veri alışverişi algoritmalarını - geliştirirsek, o zaman tam teşekküllü hazır kontrol ve izleme sistemleri üretebileceğiz, küresel de dahil olmak üzere pazara girebileceğiz ve hizmetler yaratabileceğiz.

─ Söylesene proje şu anda hangi aşamada? Bildiğim kadarıyla artık Skolkovo'ya taşınıyorsun...

─ Saf bilime sahipken. Geçen yılın sonunda Skolkovo Vakfı'na ihtisas başvurusunda bulunduk, olumlu bir karar aldık ve 2013 baharından bu yana inovasyon merkezinin tam teşekküllü sakinleriyiz. Skolkovo, finansman çekmek, ticarileştirme aşamasına kadar bir proje geliştirmek ve iyi bir statüye sahip olmak için bir fırsattır. Bunu kendi paramızla yapamayız. Bugün prototip çözümlerin oluşturulması, deney bölgelerinin oluşturulması, araştırma sonuçlarının işlenmesi, buluşlarımızın sonuçlandırılması ve patentlenmesi aşamasından geçiyoruz.

─ Plana göre ticari uygulama aşamasına ne zaman ulaşacaksınız?

─ Sanırım gelecek yılın sonuna kadar.

─ Projeye halihazırda ne kadar yatırım yapıldı?

─ Yaklaşık 15 milyon.

─ Dolar mı?

─ Hayır, ruble. Artık dış yatırımları çekerek ticari sonuç alma yönünde çalışmalarımızı sürdürmeyi planlıyoruz. Başarımıza %100 güveniyoruz.

─ Ucuz “akıllı toz” yaratmak için ne yapılması gerekiyor? Teknolojiyi ucuz hale getirme planınız var mı?

─ Burada tek bir tarif var; kitlesel talep. Bugün araştırma için bir çipin maliyeti 30 dolardan fazla, hatta ilk 100 çipin fiyatı zaten 1.800 dolardan fazla, milyonların 1-2 dolardan fazlaya mal olmaması gerektiği açık. O zaman “akıllı toz” zamanı gelecek.

─ Seri üretim için seri tesis kurmak gerekli mi?

─ Öncelikle teknolojinin element tabanını ve donanım altyapısını oluşturmamız gerekiyor. ile iletişim halindeyiz Rus şirketi Mikroelektronik bileşenlerin geliştirilmesi için bize CAD sağlayacak olan ITFY. Şirket başkanı Leonid Svatkov liderliğindeki ITFY'den iş arkadaşları, IBM Corporation ile birlikte, özellikle Rusya için ITFY projesini başlattı; bu proje, çiplerin kolektif olarak geliştirilmesine yönelik kapsamlı bir altyapı çözümü için "Elektronik Teknoloji Merkezi"ni (CET) açtı. baskılı devre kartı IBM donanım ve yazılım platformunu temel alır. Elektronik Teknolojileri Merkezi'nin (CET) kurulduğu SPIEF 2012'de duyuruldu.

─ Ne kadar üretim hacminin yaratılması planlanıyor?

─ Söylemesi zor... Wi-Fi teknolojisi ve Bluetooth günümüzde her cep telefonunda bulunmaktadır ve milyonlarca adet üretilip satılmaktadır. Ağımızla aynı kapsama alanına odaklanıyoruz. Açık Cep telefonları Hiçbir iddiada bulunmuyoruz ancak ev aletleri, arabalar, oyuncaklar, konsollar, bilgisayarlar ve çok daha fazlası istenilen kapsamayı sağlayabilir. Projenin karlı olabilmesi için dünya pazarına girilmesi gerekiyor. Projeyi şimdi doğru bir şekilde başlatırsak ve finansman konusunda sıkıntımız olmazsa 5 yıl sonra sensör ağları her yerde olacak.

─ Neden Skolkovo?

─ Skolkovo projelerin aktif gelişimi için tüm koşulları sağlıyor, almak mümkün peşin Ar-Ge için. Halihazırda bir dizi tanınmış girişim fonuyla projeye girişim yatırımlarını çekme olasılığı konusunda görüşmeler yürütüyoruz. Gelecekte ortak bir üretim girişimi oluşturmak amacıyla bu alanda tanınmış dünya liderleriyle iletişime geçeceğiz. Büyük yatırımcılar, eğer gerçek bir ilgi varsa ve gelecek vaat eden bir teknolojiye yatırım yapılabilirse, iyi bir ticari sonuç elde edilebileceğini anlıyorlar. Skolkovo, proje için finansman ve kapsamlı destek elde etmek için tüm olanaklara sahiptir. Bu nedenle oradaki atmosfer çok dostane.

─ Anlıyorum. Skolkovo'da bilimsel geliştirmelerinizi tamamlayacak, çip tasarlayacak, ardından bir yatırımcı bulacak, çipleri Çin'de damgalayacak, çeşitli sensör ağı görevleri için yazılım oluşturacak ve sonuçta Acil Durumlar Bakanlığı, itfaiyeciler vb. için bitmiş ürünler yaratacaksınız.

─ Kendi bileşenlerinizi damgalamak hala geleceğe yönelik bir görevdir. Günümüzde asıl mesele, çeşitli teknik sorunlara çözüm sağlayan çeşitli ağ algoritmalarının geliştirilmesi, veri alışverişi protokollerinin, arayüzlerin, dağıtılmış veri toplama sistemlerinin ve hesaplamaların geliştirilmesidir. Geliştirmelerimiz onaylanmış standarttaki herhangi bir ağda uygulanabilir, bu nedenle şimdilik ilk aşamada Çin'deki her şeyi damgalamalarına, dünyanın her yerinde ağlar oluşturmalarına ve ağların verilen görevleri yerine getirmek için etkileşim yazılımımızı kullanmalarına izin verin. Her ne kadar tek kaynaktan komple bir set çıkarmak da güzel olsa da gelecekte buna geleceğimizi düşünüyorum.

─ Peki tüm bunların önümüzdeki iki ila üç yıl içinde yapılması mı planlanıyor?

─ Evet...sadece birkaç yıllık planlarımız var. Tabii ki asıl önemli olan finansmandır. Ama biz yerinde durmuyoruz... Bir dizi büyük girişim fonu halihazırda projemizle aktif olarak ilgileniyor, çünkü sensör ağ teknolojisinin ticari açıdan en umut verici, küresel performansa sahip teknolojilerden biri olduğu söylenebilir.

─ Görüntüleri nereden buluyorsun? Anladığım kadarıyla bunların eksikliği var.

─ Yüksek vasıflı mühendislik personeli bulmak her zaman zordur; bölgelere bakıyoruz; oralarda hâlâ parlak kafalar ve gerçek yetenekler var. Bugün birçok araştırma enstitüsü sensör ağları konusuyla ilgileniyor; biz de onlarla çalışacağız.

─ Teknolojik temel - bu lazer araştırma enstitüsünde mi?

─ IPLIT RAS ile karşılıklı yarar sağlayan bir ortaklığı sabırsızlıkla bekliyoruz... Enstitüde bu yöne liderlik eden geliştirici, bilgi teknolojisi departmanı başkanı Igor Voronin aynı zamanda LINTECH'in teknik direktörüdür. Oldukça verimli bir ortaklığa dönüşüyor. Ve geliştirme ana ofisi ile Skolkovo'ya taşınıyoruz.

─ Oraya ulaşmanın çok zor olduğunu söylüyorlar. Rüşvete bile ihtiyaç var...

─ Şahsen para karşılığında Skolkovo'ya gitme olasılığını bilmiyorum. Son 2 yılda kendisi de 3 yenilikçi projeye aktif olarak katıldı - hepsi artık vakfın sakinleri. Bir şirket, panoramik veya küresel fotoğrafçılıktan otomatik olarak hazır 3D modeller elde etmenize olanak tanıyan yazılımı aktif olarak geliştiriyor. Bu arada, bu işi önemli ölçüde optimize etmek için dokunmatik çözümlerin kullanılmasını da önerdik. Diğer projeler boya ve vernik uygulama teknolojisiyle ilgili örneğin... Bunun da umut verici bir konu olduğu ortaya çıktı. Yönler tamamen farklı...

Benim fikrim Skolkovo'nun benzersiz fikirlerin ve gelişmelerin kapsamlı bir değerlendirmesi için uygun bir uzman sistemi oluşturduğu yönünde. Fikrinizin temel ilkelerini net bir şekilde aktarmayı başardıysanız ve geliştirme, inovasyon merkezinin mevcut çerçevesine uyuyorsa, işte bu, yerleşik statüye sahip olursunuz ve çalışırsınız.

─ Açık bir stratejisi ve bunun uygulanması için hazır bir ekibi olan, gelecek vaat eden herhangi bir Rus geliştiricinin gerçekten Skolkovo'ya ulaşabileceğini mi söylemek istiyorsunuz?

─ Eğer parlak olduğunu düşündüğünüz bir fikriniz varsa ve geliştirilmesi, uygulanması, kar elde edilmesi için tüm adımları net bir şekilde anlıyorsanız - gelin konuşalım... Ben bu tür projeler üstlenirim - Fikri uluslararası standartlara göre resmileştiririm, çalışırım Projeyi yatırım ve ticari bakış açısıyla ortaya koyuyorum ve ardından teknoloji parklarına, kuluçka merkezlerine ve yatırım fonlarına tanıtıyorum. Ve bu sadece Skolkovo olmayabilir. Bugün birçok etkileşim görevi var. Aynı küme içinde bile, bazen bazı geliştiriciler diğerlerinin ne yaptığını bilmezler... ve öyle olur ki onlar büyük sinerji potansiyelini kaybeden ideal ortaklardır.

─ Skolkovo'da ne tür yolsuzluk skandalları vardı? Hatta tüm projeyi gömmek istediklerine dair bir söylenti mi vardı...?

─ Bu durum yenilikçi şirketlerin faaliyetlerini etkilemedi. Çalıştıkça çalışmaya devam ediyoruz. Kendi izlenimlerimizden yeterince sahibiz. Ve Skolkovo, kötü niyetli kişilerin tüm kıskançlıklarına rağmen, bugün ikinci bir rüzgâr aldı ve yerli inovasyon endüstrisini geliştirmek için özenli çalışmalarını sürdürmeye devam ediyor...

Yeni nesil akıllı toz cihazları (“akıllı toz”) gerçek zamanlı olarak kablosuz veri toplama olanağını ortaya çıkaracak ve bu da mühendislik sistemleri, sağlık hizmetleri ve çevre ile etkileşim hakkında fikirlerin değişmesine yol açacak. Bu tür cihazların nasıl ortaya çıktığı ve şu anda bunların gelişimini engelleyen şeyin ne olduğu - gazeteci Leonid Chernyak'ın TAdviser için özel olarak hazırladığı materyalde.

20. yüzyılın 90'lı yıllarının başlarında, Amerikan savunma ajansı DARPA ve Rand Corporation'ın ortak çabaları sayesinde, kibrit kutusu büyüklüğünde ilk otonom bilgi cihazları (zerre, parçacık) oluşturuldu. Belirli çevresel göstergeleri ölçen sensörler, bir bilgisayar, bir verici ve bir güç cihazından (ağdan, pillerden veya güneş pillerinden) oluşuyordu.

Bu zerreler yalnızca askeri ve istihbarat amaçlıydı, ancak 5-7 yıl sonra başlayan “duyusal devrim” sonucunda sivil kullanıma yönelik benzer cihazlar ortaya çıktı. Aynı zamanda teknolojinin modern adı smartdust (akıllı toz) doğdu ve bireysel bileşenine hâlâ mote deniyor. Özel servislerin kontrolünden kaçan Mote, çeşitli amaçlar için tasarlandı; örneğin, dış faktörlerin (yağış, rüzgar, sıcaklık, titreşim, tuz) etkisi altında çalışma sırasında bozulan, başta köprüler olmak üzere karmaşık mühendislik yapılarını izlemek için tasarlandı. , korozyona neden olur). Belki de böyle bir kontrolün olmaması nedeniyle köprü Ağustos 2018'de Cenova'da çöktü. Buzullar, ormanlar, volkanlar, okyanuslar ve diğer her şeyin sürekli izlenmesi gerekir.

2000'li yılların başındaki deneysel zerre kopyaları, aşağıdaki şekilde gösterilen cihaza benziyordu. Yeni hareketin akademik merkezi olan Berkeley Üniversitesi'nde yapıldı. Yönün lideri, mikro elektromekanik cihazlar alanındaki çalışmalarıyla tanınan ve Dust Networks şirketinin kurucusu Profesör Kirs Pister'dı. Yaratıcıların coşkusu ve Berkeley'in geleneksel sol radikal ruh hali şu sloganın ortaya çıkmasına neden oldu: "Tüm dünyanın algılayıcıları birleşin!" Analistler bu yeniliğe ilgi duymaya başladı ve Gartner hiç tereddüt etmeden smartdust'u 10 yıl içinde uygulama beklentisiyle 2003 yılında heyecan eğrisinin başlangıç ​​noktasına yerleştirdi.

Ve düşünülmesi gereken bir şey vardı. Akıllı toz fikri apaçık olduğu kadar uygulanması da zor. Smartdust teknolojisinin Gartner eğrisinde bir sonraki kez 2013 yılında ortaya çıkması tesadüf değil. Ancak 2015'ten bu yana, teknoloji olgunluğuna ulaşma konusunda on yılı aşkın bir perspektifle her yıl en başlangıç ​​noktasına yerleştirildi. Tekrar tekrar önceki konuma geri dönmenin ana nedeni, ağ ve iletişim teknolojilerinin yetersiz hazırlığıydı.

Yakın zamana kadar çok spesifik “toz ağları” tamamen orijinal kalmıştı. Diğer ağ türlerinden ayrı olarak oluşturuldular, ancak özgünlük arzusu nedeniyle değil. Piyasada onların gereksinimlerini karşılayan hiçbir şey bulunmadığından bu gerekli bir önlemdi.

Mote ağı yaklaşımının başlangıç ​​noktası, tanım gereği her bir cihazın verici gücünün ihmal edilebilir düzeyde olmasıdır. Sonuç olarak ağı oluşturmayı seçtik kablosuz teknoloji Zincir prensibine dayanan çoklu atlama, yani her düğümün diğerleri için röle görevi görmesi. Tam örgülü topoloji, güvenilirliği ve hata toleransını garanti eder. Ağ içinde veri aktarımı, Dust Networks tarafından geliştirilen kendi (tescilli) TSMP (Zaman Senkronize Mesh Protokolü) kullanılarak gerçekleştirilir ve ardından ağ, bir ağ geçidi aracılığıyla İnternet'e bağlanır. Elli çalışanı olan bir şirket için bu bir başarıdır.

On beş yıl boyunca, çöpün boyutu sadece birkaç milimetreküp kadar küçüldü ve maliyeti 10 dolar veya daha altına düştü. Ancak iletişim sorunu devam ettiği için bu, akıllı tozun kitlesel dağıtımı için henüz yeterli değil. Teknolojinin gelişiyle durum temelden değişebilir mobil iletişim beşinci nesil Bluetooth 5.0 ve . Bu durumda otel ağına gerek kalmaz ve her bir mote doğrudan internete bağlanabilir.

Yeni nesil smartdust, gerçek zamanlı olarak kablosuz veri toplama olanağının önünü açacak ve bu da mühendislik sistemleri, sağlık hizmetleri ve çevreyle etkileşim hakkındaki fikirlerimizin değişmesine yol açacak. Veri iletimi ve geri bildirim etkileşimi yapabilen milyarlarca, hatta trilyonlarca cihaz, talep üzerine çevreye ilişkin çok çeşitli mevcut fiziksel ve kimyasal göstergeleri iletebilecek. Cihazlar pillerle çalıştırılabilir ve ortamdan enerji (titreşim, ışık) alabilir. Erişilemez yerlerden herhangi birinde bulunabilirler. Her şeyi kapsayan bir olgu olarak akıllı tozun, sonunda Dördüncü Sanayi Devrimi'nin sembolü olan Nesnelerin İnterneti'ni (IoT) absorbe edeceğine inanmak için nedenler var.

WWW (World Wide Web) ile benzetme yaparak, smartdust kullanarak dünyanın tek bir Gerçek Dünya Ağına dönüştüğünü söyleyebiliriz. Bilginin sınırsız olduğu, diş fırçasının değiştirilmesi gerektiğine dair önemsiz bir mesajdan diğer tüm mühendislik ve doğal nesneler hakkında güvenilir bilgi almaya kadar her şeyi öğreneceğimiz bir hayatı hayal etmek hala zor.

Ancak tam bilgi açıklığı dünyası, James Orwell'in "1984" romanında anlattığı Büyük Birader etkisi nedeniyle tehdit altındadır. Bu tehlike genellikle hakkında konuşurken hatırlanır. sosyal ağlarda ve diğer birçok durumda, insanlar onları takip etmenin çeşitli biçimleriyle temasa geçiyor. Bu nedenle gelecekteki akıllı toz teknolojilerinin temel görevlerinden biri özel alanın (mahremiyetin) korunması olacaktır.

2013'ten sonra, smartdust'a katılımları için alanı hazırlayan, hâlâ mütevazı bir startup dalgası ortaya çıktı. Çoğu, Dust Networks'ün sistem seviyesine yükselmedi, farklı bir yol izledi ve onlara yapılan yatırımı haklı çıkarmak için kendilerine sınırlı hedefler belirledi. Örneğin Koto Air (Slovenya), QwikSense (Hollanda), Wynd Technologies ve Birdi (her ikisi de) evlerde, eğitim kurumlarında ve hastanelerde atmosferin durumunu izlemeye yönelik sistemler sunuyor. American CivicSmart – park yönetimi.

Belli ki bu firmalar geleceğe hazırlanıyor, belirli sorunları çözüyor, beşinci nesil iletişim kanalları üzerinden bağlantı için gizlice tasarlanmış sensörler geliştiriyorlar. Ancak aralarında minyatür sensörler üreten Cubeworks (ABD) ve bilgi toplama ve veri depolamaya yönelik Cubisens platformunun da bulunduğu daha ciddi hedefleri olan şirketler de var.

CubeWorks sensörü tek bir çip üzerinde bulunan dört bileşenden oluşur:

• ARM Cortex M0 işlemci ve 4 KB bellek
• Şarj cihazı
• Radyo vericisi
• Sensör

Bekleme modunda güç tüketimi 8 nW'dir. İletim sırasında artar, ancak Şarj cihazı Oda aydınlatma koşullarında 1 milimetre kare başına 10 nW sağlayan pil ile birlikte sınırsız çalışma süresi sağlar.

Başta IBM olmak üzere büyük satıcılar da smartdust'a önem veriyor. Şirket geleneksel olarak mantıksal olarak smartdust'a yakın olan yaygın bilgi işlem temasını geliştirmiştir. Ancak şimdi muhtemelen smartdust'a yöneliyor.

Mavi dev her şeyi hızlı yapmaz. Popüler görüş, IBM'in ancak bir milyardan fazla olması durumunda bir pazar segmenti geliştirmeye başlayacağını söylüyor. Görünüşe göre şirket hala bekliyor, ancak açıkça başlangıçta.

Smartdust için kilit nokta ucuz ve güçlü bir işlemcidir. Seri üretime geçilebileceği için şirket, geleceğe hazırlık amacıyla Think 2018 konferansında dünyanın en küçük bilgisayarını duyurdu. Boyutu 1 karedir. mm. Minyatür boyutuna rağmen gücü Intel 8086 ile karşılaştırılabilecek düzeydedir. Ve bu milimetre karede işlemci ve belleğe ek olarak cihaza güç veren bir fotosel ve Intel ile optik iletişimi sağlayan yerleşik bir fotodiyot/fotodedektör çifti bulunmaktadır. dış dünya. Cihazın seri üretimdeki maliyeti 10 kuruşun altında.

Akıllı toz nedir? Video.

Bu bilgisayarın halefleri, ancak radyo kanalı üzerinden iletişimi destekleyenler, gelecekteki akıllı toz cihazlarının temelini oluşturabilir. O zamana kadar, optik iletişime sahip bağımsız bir bilgisayar, ürünün orijinalliğini onaylayan bir etiket görevi görebilir. Sahtesini yapmak imkansızdır ve akıllı telefon kullanarak veri okumanın hiçbir maliyeti yoktur. Bu tür etiketlerin seri üretimi, yakın gelecekte smartdust'ın temelini oluşturacaktır.

Akıllı toz kavramı, 2001 yılında Berkeley'deki Kaliforniya Üniversitesi'nden Christopher Pister tarafından tanıtıldı.

Yüksek teknolojiye pek aşina olmayan “akıllı toz” terimi, hesaplama yeteneklerine sahip minyatür sensörleri ifade eder ve kablosuz iletişim ve ayrıca verileri depolamak için hafıza ve çevresel parametreleri ölçmek için hassas elemanlar.
Smart Dust, düğümlerin gerektiğinde birbirleriyle iletişim kurduğu kablosuz ağları düzenlemek için mükemmeldir. Böyle bir ağ, dağıtılmış bilgi işlem yeteneklerine sahiptir ve ağ bant genişliği, boyutuyla birlikte artar. Sensör ağları, sensörlerin yanı sıra bir dizi “ağ geçidi” de içerir. İkincisi, etraflarındaki sensörlerden bilgi toplamak, işlemek ve iletmek için gereklidir. “Akıllı toz” konseptinin geliştirilmesinin ilk aşamasında, sensör yaratıcıları yoğun bir şekilde sensörlerin boyutlarını küçültmeye çalıştılar. Ancak bunların uygulanmasına ilişkin deneyimler, minyatürleştirmenin endüstride her zaman hoş karşılanmadığını göstermiştir. Bu nedenle Intel Corporation'ın yarattığı “akıllı toz”un ilk örnekleri 3 x 3 cm ölçülerindeki kartlardır.
Halihazırda uygulamaya konan yeni sensörlerin bir başka uygulaması da su tedarik sistemlerinin izlenmesidir. Sensörler su borularına monte edilir ve boru titremesini ve ortam nemini, sensörlerin kablosuz iletişim menzili içindeki bir elektrik direği üzerinde veya bir evde bulunan özel bir ağ geçidine sinyal verir. Sensörler pillerle çalışır ve ağ geçitleri ağ tarafından çalıştırılır. Boston'da böyle bir ağ halihazırda başarıyla işletiliyor.

Şu anda ikinci nesil “akıllı toz” sensörleri oluşturuluyor. 32 bit XScale işlemciye dayanırlar ve bilgileri sıkıştırmak ve güvenliği sağlamak için özel bir işlemci kullanılır. Yeni sensörlerin boyutları önceki nesillere göre neredeyse iki kat daha küçük. Yeni sensörler geniş RAM ve FLASH belleğe sahip olup, işletim sistemi Linux. Ayrıca, örneğin video kameralardan yüksek hızlı bilgi girişi yetenekleri vardır.

Ayrı bir araştırma alanı enerji arzı konusudur. Örneğin 10x10 cm ölçülerindeki güneş panellerinden sensörlere güç verilmesine yönelik projeler var, mekanizmaların titreşimini elektriğe dönüştürme olanakları araştırılıyor. Yeni nesil sensörler yardımıyla “proaktif veya öngörülü hesaplama” fikirlerini hayata geçirmeyi planlıyorlar.
Şimdiye kadar bilgisayarlar yalnızca insanların onlara yapmalarını söylediği şeyleri yapıyordu. Ancak gelecekte bilgisayarlarımız ihtiyaçlarımızı önceden tahmin edecek ve bağımsız olarak çıkarlarımız doğrultusunda hareket edecek. Bilgisayar mevcut durumu analiz edecek, proaktif hesaplamalar yapacak ve olası durumlar için bize belirli seçenekler sunacaktır. daha fazla eylemler Hatta bazı durumlarda kendi başına hareket ederek bizi rutin prosedürleri uygulama zorunluluğundan kurtarır.

Kablosuz iletişim yeteneklerine sahip birçok bağımsız minyatür otonom cihazdan oluşan sensör ağları, etkileyici bir güvenilirlik marjına sahipken, ağ içinde kendi kendini organize edebilecek ve birbirleriyle ve "merkez" ile etkileşime girebilecek.

Savaş için akıllı toz

"Akıllı toz" kavramı Stanislaw Lem'in "Yenilmez" hikayesinden ödünç alınmıştı ve yakın zamana kadar uzak geleceğe ait bir şey olarak görülüyordu. Boyutu milimetre, hatta mikron cinsinden ölçülen bir mekanizma olan bir mikro robot fikrine dayanmaktadır. Tek bir mikro robot, tek bir karınca gibi, neredeyse hiçbir şey yapamaz. Ancak birçoğu tek bir yerde toplanıp milyarlarca tropik karıncadan oluşan bir aileye dönüşerek yollarına çıkan tüm canlıları yok eder.

Biri olası yollar Amerikan ordusu tarafından icat edilen uygulaması, düşman tanklarını yenmek içindir: Yük taşıyan mikro robotlardan oluşan bir bulut, zırhlı bir aracı sarar ve patlar. Veya düşman kuvvetlerinin mikro patlayıcılar kullanılarak fiziksel olarak yok edilmesi. Bir uçaktan (tabii ki insansız) atılan bulut, otomatik olarak hedefleri arar, onları yok etmek için gerekli büyüklükte kümelere ayrılır, etraflarına yapışır, korunmasız yerlere nüfuz eder ve aynı anda patlatılır. Ortaya çıkan hacimsel patlama, ekipman kontrol sistemlerini yakar ve geleneksel silahların erişemeyeceği maksimum verimlilikle en korunaklı bomba sığınaklarını harap eder.

Keşif ve casusluk gibi daha barışçıl uygulamalar, çok daha karmaşık yazılım algoritmaları ve gelişmiş gözetleme ve iletişim ekipmanı kullanma becerisi gerektirir. Dolayısıyla uzmanlara göre bu, akıllı tozların yardımıyla 2014-2017'den daha erken mümkün olmayacak. Buradaki eylem senaryosu aşağıdaki gibi olacaktır. Önemli bir nesnenin yakınına dağılmış bir bulut, fark edilmeden ona doğru hareket eder ve aynı zamanda özel alt bulutları yerleştirmek için en uygun yerleri seçer. Her bir toz zerresinin, komşularıyla iletişim arayüzüne sahip matrisin ayrı bir pikselini temsil ettiği video gözetim bulutu, alanın daha geniş bir genel görünümü için daha iyi bir konum almaya çalışıyor. Böcekler (ya da belki "tatarcıklar") sesler üzerinde kontrol sağlar. En zor kısım olan bilginin istihbarat karargahına aktarılmasının, modern RFID sistemlerinde olduğu gibi, bilgiyi okuyan bir cihaza sahip bir ajan gönderilmeden yakın gelecekte mümkün olması pek olası değildir.

Peki ya Rusya'da?

Nisan 2007'de, Moskova Enerji Enstitüsü'nün nanomerkez başkanı Andrei Aleksenko, Rusya'da nanosilahların devam eden gelişimini bildirdi. Ona göre bu silahın en büyük avantajı “nano koruma dışında ona karşı başka bir korumanın olmaması”. Gelişmelerin gizliliğini öne sürerek Rus bilim adamlarının bu konudaki çalışmalarının özünü açıklığa kavuşturmadı.
Ulusal güvenliği sağlamak için Rusya'nın çift kullanımlı nanoteknolojileri geliştirmesi gerekiyor. Ona göre bu tür gelişmeler sınırların korunmasına yardımcı olacağı gibi insan kaynaklı felaketlere karşı da koruma sağlayacak. Son olarak, sözde "akıllı toz" bölgenin tam bir araştırmasıdır, ancak bu yalnızca modern mikro ve nanoelektroniklerin gelişmesiyle mümkündür.

Buna karşılık, Putin, halen başkan iken, 2007 yılında Birinci Başbakan Yardımcısı Sergei Ivanov'a nano-endüstrinin gelişimi için tahsis edilen kamu fonlarının doğru harcanmasını izlemesi talimatını verdi. Kurchatov Enstitüsü bilim merkezinde düzenlenen bir toplantıda konuşan cumhurbaşkanı, "Bu, devletin hiçbir masraftan kaçınmayacağı bir faaliyet alanıdır" dedi.

Putin daha sonra devletin bu amaçlar için "çok para sağladığını", "etkin kullanılması ve getiri sağlaması için yatırım yapılması gerektiğini" vurguladı. Putin, "Hedefleri bilmek de çok önemli" dedi ve ardından bunları kendisi sıraladı: "Nanoteknoloji, hem saldırı hem de savunma silahlarının yanı sıra ultra modern ve ultra etkili silahların yaratılmasında kesinlikle kilit bir endüstri olacak." iletişim.”

Britanya'da 50 cihaz bir sürü halinde birleştirildi.

İngiliz bilim adamları geçtiğimiz günlerde bu alandaki gelişmelerini sundular. Bilimsel ilgileri diğer gezegenlerin incelenmesine odaklandı: Rüzgarda uçacak kum tanesi büyüklüğündeki "akıllı" cihazlar, özellikle Mars'ın incelenmesine yardımcı olabilir.
Bu tür cihazlar, elektriksel bir darbe uygulandığında şeklini değiştirebilen ve böylece operatörün belirlediği yönde hareket edebilen, plastik bir kabukla kaplanmış bir bilgisayar mikroçipi olacak. Elektron "tozu" uzay sondalarının burnuna yerleştirilebilir ve rüzgarla taşınacağı diğer gezegenlerin atmosferine salınabilir.

İskoçya'daki Glasgow Üniversitesi'nden uzmanlar, bu alandaki gelişmelerin sonuçlarını Ulusal Gökbilimciler Birliği toplantısında meslektaşlarına sundu. Glasgow'daki Nanoelektronik Araştırma Merkezi'nde profesör olan Dr. John Barker, kablosuz ağların yardımıyla, gerekirse milimetre yarıçapına sahip bu tür mikro cihazların sürüler halinde oluşturulabileceğini söylüyor. Barker'a göre günümüzde uygun büyüklükte çipler ve cihazlar mevcut.

Eğer belirli bir elektrik şarjı Böyle bir cihazın polimer kabuğunu "kırıştırırsanız", toz zerresi daha da yükselecek ve onu düzleştirirseniz aşağı inecektir. Kablosuz ağlar, mikro cihazların "sürüler" halinde bir araya getirilmesine olanak tanıyacak ve Dr. Barker ve meslektaşları şunu oluşturdu: matematiksel model bu süreç.

İskoç bilim insanı, "Parçacıkların çoğunun yalnızca en yakın komşularıyla 'konuşabildiğini' gördük, ancak sayıları çok olduğunda çok daha uzak mesafelerden iletişim kurabiliyorlar" dedi. "Simülasyon sırasında 50 cihazın tek bir sürü halinde entegrasyonunu sağladık ve bunu kuvvetli rüzgara rağmen başardık."

Bilim adamları, birkaç santimetreküplük bir hacimde sensörlerin, enerji kaynaklarının, dijital iletişim cihazlarının ve ağ hücrelerinin sığdığı "akıllı tozun" yeteneklerini zaten gösterdiler. Ancak diğer gezegenleri keşfetmek için kullanılırlarsa sensörlere ihtiyaçları olacak ve mevcut kimyasal sensörler uçan bir elektronun "kum tanesine" sığmayacak kadar büyük. Ancak araştırmacılar önümüzdeki yıllarda çok daha küçük sensörlerin ortaya çıkacağını umuyor.

Nisan 2007'de John Barker, yüzeyde bir noktadan diğerine hareket ederek şeklini değiştirebilen çeşitli minyatür kablosuz sensörler (akıllı toz) kullanarak Mars yüzeyini keşfetme olasılığını araştırdı. Dr. Barker, Mars yüzeyindeki 30 bin minyatür sensörün hareketini incelediği bir bilgisayar modeli geliştirdi. Modeldeki her cihaz konumunu belirleyebilir ve aynı zamanda şeklini değiştirerek pürüzsüz bir yüzeyi pürüzlü bir yüzeye veya tam tersini değiştirebilir. Pürüzsüz bir şekle sahip olan sensörler, Mars rüzgarı tarafından kolayca alınıp taşınabiliyor, düzensiz bir şekil aldıklarında ise ortamın direncinin artması nedeniyle tekrar Mars yüzeyine düşüyorlar. Böylece cihazların şekli değiştirilerek hareketleri kontrol edilebilmektedir. Hesaplama sonuçları, sensörlerin yaklaşık %70'inin 20 km uzunluğundaki belirli bir rotayı başarıyla kapsayabileceğini gösterdi.

Bu arada gezegenler arası araştırmalar akıllı tozun tek uygulama alanı olmaktan çok uzak. Diğerleri arasında savaş alanında bilgi toplamak için mikro cihazların kullanılması veya köprülerin, binaların ve diğer yapıların “sağlığını” içeriden izlemek için bunları çimentoya yerleştirme yer alabilir.

Rus çözümü.

Bununla birlikte robotların, mikro uydu sürülerinin yardımıyla Dünya'ya yakın uzayı keşfetmek gibi barışçıl görevleri de olabilir. Bu zor bir sorunu gündeme getiriyor: birden fazla mekanizmanın aynı anda nasıl kontrol edileceği. On binlerce robotun tek merkezden kontrol edilmesi gerektiğini düşünelim. Orada her robotun konumunu takip edebilen ve ona talimat verebilen güçlü bir süper bilgisayar olmalı. Bu çok fazla zaman gerektirir ve ayrıca çok güvensizdir: kontrol merkezi arızalanabilir. Her robotun kabul etmesini sağlamak çok daha kolaydır bağımsız kararlar ve eylemlerini komşularının eylemleriyle koordine edin.

Taganrog Radyo Mühendisliği Enstitüsü'nden Rus araştırmacılar tarafından 2003 yılında icat edilen eylem algoritması aşağıdaki gibidir. İlk olarak robotlar tek bir bulut oluşturuyor. Hedeflerin koordinatları kendisine söylenir. Her robot kendi koordinatlarını ve hedeflerin koordinatlarını bilerek en yakın hedefi seçer ve ona doğru hareket edip etmeyeceğine karar verir. Bunu yapmak için kaç robotun bu hedefe doğru ilerlediğini öğrenir. Sayıları yeterliyse başka bir hedef aramaya başlar veya yedekte kalır. Aksi halde saldırmaya karar verir ve bunu komşularına bildirir. Böylece bulut çok hızlı bir şekilde hedeflerine doğru ilerleyen parçalara, kümelere bölünür.

Kümeleme işleminin periyodik olarak yenilenmesi gerekir. Operasyonel ortamdaki değişiklikleri hesaba katmak için bu gereklidir. Örneğin, bir robot oyundan çıkarsa bulutun bunu bilmesi ve onu hızlı bir şekilde yedek bir robotla değiştirmesi gerekir. Aynı şekilde, hedefin koordinatlarındaki değişiklikleri de dikkate almanız gerekir; kümedeki bazı robotlardan çok uzaklaşabilir. Bu, ona ek güçlerin getirilmesi gerekeceği anlamına geliyor.

Bilgisayar simülasyonları, önerilen yaklaşımın oldukça etkili olduğunu ve mikro robotlar için karar verme algoritmasının bu minyatür canlıların küçük elektronik beyinlerinde kolaylıkla uygulanabilecek kadar basit olduğunu gösterdi. Ek olarak, tüm prosedürün son derece esnek olduğu, hem mikro robotların kaybını hem de hedeflerin davranışındaki değişiklikleri hızlı bir şekilde hesaba katabildiği ortaya çıktı.

Amerika Birleşik Devletleri halihazırda aktif olarak “akıllı tozu” test ediyor.

Sözde "akıllı toz"un geliştirilmesi de Amerika Birleşik Devletleri'nde yürütülüyor. 2002 yılında, Berkeley'deki Kaliforniya Üniversitesi Intel Araştırma Direktörü Hans Mulder, bunların "kablosuz iletişim yeteneklerine sahip, mikroskobik, kendi kendine çalışan sensör cihazları" olduğunu söylemişti. Ona göre cihazlar zaten mevcut ve dahası test ediliyor.

Gelecekte, çok çeşitli konumlara yerleştirilen bu düşük maliyetli kablosuz sensörlerin binlercesi, birkaç yıl içinde kendi kendine ağ oluşturacak ve yerleşik güç kaynakları tarafından çalıştırılacak. Bu arada sensör ağları yalnızca birkaç yüz “toz zerresi”nden oluşabiliyor çünkü bu cihazlar çok pahalı kalıyor ve çalışma süreleri yalnızca birkaç gün sürüyor. Mulder'a göre, sensör ağlarının yaygın olarak benimsenmesinin önündeki temel engel, güç kaynaklarının yaklaşık 150 dolar tutarındaki yüksek maliyetidir.

ABD ordusu akıllı toz uygulamak için milyarlarca dolar harcamayı planlıyor. Buna değdiğine inanıyorlar; düşman bölgesine bırakılan nanorobotlardan oluşan "akıllı toz", düşmana büyük zarar verebilir. Robotlar, hurda malzemelerden ve casuslardan kendi türlerini yeniden üretecek, ana bilgisayara bilgi aktaracak ve Merkezin emriyle saldırıya geçecekler: düşman askerlerinin bedenlerine girecekler (onları öldürecek veya basitçe hareketsiz kılacaklar), duracaklar herhangi bir motor, herhangi bir sinyali yeniden yönlendirebilir veya basitçe patlayarak geniş bir bölgedeki ekipmanı ve insan gücünü yok edebilir. Mulder, Amerikalı bilim adamlarının "akıllı toz" prensibine dayalı çeşitli sensör ağları geliştirdiklerini söyledi. Ağlardan biri, ABD ordusunun askeri teçhizatın hareketlerini izlemek için binlerce sensör yerleştirdiği Afganistan'daki savaşta test ediliyor. Başka bir ağ, bilim adamlarının fırtına kuşlarının göçünü incelemek için kullandığı Maine'deki Yaban Ördeği Adası'nda kullanılıyor ve bir diğeri de Berkeley deprem simülatör sisteminin bir parçası.

"Akıllı Toz" zaten satışta

Teknik direktörü, kablosuz veri alışverişini destekleyen ultra küçük cihazlardan oluşan dağıtılmış ağlar olan “akıllı toz” kavramının öncülerinden Kristopher Pister olan Dust Networks, ilk ürününü pazara sundu. SmartMesh adı verilen ilk akıllı toz test kiti, “motes” adı verilen 12 minyatür cihazdan oluşuyor. Cihazlar ve yazılımlar dahil tüm kitin fiyatı 4 milyar 950 bin dolar.

Bağlı cihazlar kablosuz hatlar iletim yapar ve sıcaklığı, rüzgar hızını, nemi veya diğer parametreleri izleyen sensörlerden veri iletebilir. Bunlar aslında pille çalışan kablosuz yönlendiricilerdir. Onların yardımıyla örneğin kontrol sistemleri oluşturabilirsiniz. üretim süreçleri veya güvenlik sistemleri. "Toz zerrelerinin" veri değişim hızı nispeten düşüktür, bu da düşük güç tüketimine ve otonom kaynaklardan gelen güce olanak tanır. Bu da, güç kaynağı ağlarının kablolanmasına gerek olmadığından ve aynı zamanda benzeri görülmemiş bir sistem esnekliği sağladığından, bunlara dayalı işletim sistemlerinin maliyetini önemli ölçüde azaltabilir.
SmartMesh, diğer iki "katman" (bir tarafta sensörler) ve diğer iki "katman" arasındaki veri alışverişini düzenlemenize olanak tanıyan bir "katmandır". bilgi sistemi diğer tarafta ise faaliyet gösterdikleri yer. Her "toz zerresi" bir düğümü temsil eder Kablosuz ağ Ultra düşük güç tüketimi ile veri alışverişi. Veriler, paketlerin İnternet'teki aktarımına benzer şekilde düğümden düğüme aktarılır; ancak akıllı toz sistemi, fiili endüstri standardı haline gelen TCP/IP yerine farklı bir veri aktarım protokolü kullanır. Bir diğer fark ise teknolojinin çoğu zaman cihazları kapalı tutacak şekilde geliştirilmiş olmasıdır. Chris Pister makul bir şekilde şöyle diyor: "Radyoyu sürekli açık tutarsanız piller yalnızca birkaç hafta dayanır." Yeni teknoloji, çarpıcı bir sonuç elde etmeyi mümkün kıldı - AA pillerdeki tek bir "toz zerresi", değiştirilmeden üç yıl dayanabilir. Yazılım Mote'larla birlikte verilen Business 2.0, ağı kendilerinin organize etmelerine ve bu kadar düşük güç tüketimi sağlamalarına olanak tanıyor.

Geliştirmenin yazarlarına göre, "akıllı toz" kavramı yaygınlaştıkça üreticiler kelimenin tam anlamıyla her ayrıntıyı, cihazı ve her odayı sensörlerle donatmaya başlayacak ve bu da geniş bir yelpazedeki tozların izlenmesi ve yönetilmesi olasılığını açacak. teknolojik süreçler veya örneğin gerçek zamanlı enerji tüketimi. Bu, özellikle üretim verimliliğini artırmaya, daha güvenilir güvenlik sistemleri oluşturmaya (korunan çevrenin tamamını titreşim sensörleriyle donatmaya) ve tarla verimliliğini artırmaya (her tesisin toprağına nem ve asitlik sensörleri yerleştirerek) olanak tanıyacaktır.
"Akıllı toz" fikrini hayata geçirmek önemli miktarda yatırım gerektirdi. Dust Networks, geliştirilmesi için Foundation Capital, Institutional Venture Partners gibi şirketlerden toplam 7 milyon dolardan fazla para aldı. Bunlardan biri, CIA tarafından finanse edilen bir risk sermayesi şirketi olan In-Q-Tel'di. Dust Networks, büyük endüstriyel "akıllı toz" ağlarının müşterilere ne kadara mal olacağına dair henüz veri sağlamadı.

Yakın gelecek.

Genel olarak, sensör ağlarının rasyonel olarak kullanılabileceği pek çok senaryo vardır: bağın durumunun izlenmesinden (nem, sıcaklık, olgunluk, zararlı böceklerin varlığı) kelimenin tam anlamıyla her şeyi kontrol edebilen tam teşekküllü bir güvenlik sistemine kadar: Kontrollü bölgedeki ihlalcilerin varlığından atmosferin radyasyon ve toksik maddeler açısından izlenmesine kadar. İdeal olarak gelecekte şehir binalarından arabalara ve insan vücuduna kadar her şey sensörlerle donatılacak.

Amerikalı fizikçiler bir nanotüpün radyo alanıyla rezonansa girdiğini keşfettiler. Buna dayanarak dışarıdan yaklaşık 300-400 megahertz frekansta sinyal alabilen, yani tüpün radyo aralığı ayarlanabilen bir alıcı yaptılar. Tüp hem anten hem de alıcı görevi görür. Gelecekte sensör ağları için bir sonraki zorluk, bunların mikro ve nano ölçekte uygulanmasıdır. İnsan vücuduna, bir binaya, bir yapıya vb. On yıl içinde nanotransmiterlerle nanoteknoloji günlük hayatımıza girecek.

← Daha eski yazı

"Düşünen kamış", ünlü Fransız filozof, doğa bilimci ve yazar Blaise Pascal tarafından formüle edilen, insanlığın toplam zihinsel potansiyelini karakterize eden ünlü bir ifadedir. Görünüşe göre bugün Amerikalı araştırmacılar kolektif yapay zeka için yeni ve benzer bir tanım bulmuşlar: "akıllı toz"!

“Akıllı toz” kavramının kendisinin akıllı toz 2001 yılında Kaliforniya Üniversitesi'nden Amerikalı bilim adamı Christopher Pister tarafından bilimsel kullanıma sunuldu. Bununla birlikte, bundan önce bile, yani 1992'de, ABD'de DARPA'nın himayesinde Mikrosistem Teknoloji Bürosu (MTO) kuruldu; bunun amacı, örneğin mikroişlemciler gibi kompakt mikroelektronik ve fotonik cihazlar oluşturmaktı. çeşitli mikroelektromekanik sistemlerin yanı sıra Çalışma çok aktif bir şekilde gerçekleştirildi ve bunun sonucunda aynı 90'lı yıllarda Sandia Ulusal Laboratuvarı'nda yalnızca yaklaşık bir inç küp hacimli bir MARV (Minyatür Otonom Robotik Araç) robot modeli oluşturuldu.

Dahası, dedikleri gibi - daha fazla ve zaten 2000 yılında boyutu dört kat küçültüldü! Üstelik "makine", boyutuna rağmen 8 KB belleğe sahip bir işlemciye, sıcaklık sensörüne, mikrofona, video kameraya ve kimyasal sensöre sahiptir. Gelecekte, bu mikro robotlardan birkaçının ortak bir sorunu çözmek için birleşebilmesi için bu robotun kablosuz iletişimle donatılması planlandı.

Örneğin, belki de (Amerikan ordusunun varsaydığı gibi) bir tankı bulut şeklinde sarmak, ardından aracın içindeki çatlaklardan ve sızıntılardan nüfuz etmek ve ardından komuta üzerine patlamak için buna ihtiyaç vardır! Uçaklarda kullanılan boyaya bu mikro sensörleri ekleyerek yüzeylerinin durumu hakkında bilgi alabileceğiz. Ve eğer iç mekanda boyanırlarsa yangın, duman ve hatta aşırı karbondioksit seviyelerinin sinyalini verebilecekler. Elbette, bu tür bir boya normalden önemli ölçüde daha pahalı olacak, bu nedenle konutlarda kullanımı çok yakın bir gelecek değil, ancak nükleer denizaltılarda ve enerji santrallerinde tam anlamıyla yarın kullanılabilir - bu sadece "küçük şeyler" meselesi - bu tür mikro cihazlar yaratıp onlara güç sağlıyoruz. Bu arada, sıcaklık, hareket sensörü ve radyo sinyali vericisi ile donatılmış, bir milimetreküp boyutunda bir örnek zaten mevcut. Bir milimetre nedir?

Seattle'daki Washington Üniversitesi Duyusal Sistemler Laboratuvarı yöneticisi Joshua Smith, etraftaki her şeyi bu tür sensörlerle kaplamanın ve onlara ilgimizi çeken fenomenleri ve nesneleri takip etme talimatı vermenin cazip geldiğini söylüyor. Ancak burada enerji tedarik sorunu ortaya çıkıyor. Ancak bugün bu sorun üzerinde de aynı anda birkaç yönde çalışıyorlar. Bunlar, bu minik robotların doğrudan "arkasına" yerleştirilmiş küçük güneş panelleri veya ısıyı elektrik akımına dönüştüren termoelektrik jeneratörler olabilir.

“Akıllı toz” ile ilgili çalışmalar sadece yurt dışında değil Rusya'da da sürüyor. Özellikle Taganrog Devlet Radyo Mühendisliği Enstitüsü'nden bilim insanları, prensipte bu tür mikro robotların bulutlarını nasıl kontrol edeceklerini ve görevi tamamlamak için hep birlikte nasıl hareket etmeleri gerektiğini anlamayı mümkün kılan bir matematiksel model oluşturdular. Başlangıçta, kontrol bilgisayarından görev alan tek bir kütle oluştururlar. Kendi koordinatlarını ve hedefin koordinatlarını belirleyen her robot, öncelikle kendisine en yakın kaç robotun olduğunu ve görevi tamamlamak için yeterli sayıda robot olup olmadığını öğrenir. Eğer “evet” ise başka bir hedef arar, “hayır” ise o nesneye doğru koşar. Böylece her biri kendi görevini yapacak robot grupları oluşturulur.

Elbette güzel bir çözüm, ancak bilimde sıklıkla olduğu gibi, tamamen farklı bir soruna yol açıyor. Gerçek şu ki, bu mikro-mote'ların kontrol merkeziyle ve birbirleriyle bağlantısı çok büyük enerji tüketimi gerektirecektir. Ancak Glasgow'daki Nanoelektronik Merkezi'nden Dr. John Baiker tarafından bir çözüm zaten bulunmuş gibi görünüyor. Ona göre, bir robottan diğerine bilgi bir zincir boyunca aktarılabilir ve bu da enerji maliyetlerini önemli ölçüde azaltacaktır.

Öyle bir dünya hayal edin ki Kablosuz cihazlar tuz kristali büyüklüğünde. Bu "cüceler" otonom güç kaynağı ve bilgi işlem gücüyle donatılmıştır. Ayrıca kablosuz veri iletimi için kameralar ve mekanizmalar bulunmaktadır. Bu tür mikroelektromekanik sistemlere (MEMS) akıllı toz adı veriliyor. Ve yakında mahallede “yayılabilirler”. Gelin bunun ne olduğunu ve “toz zerrelerinin” nerede kullanıldığını bulalım.

Akıllı toz ne yapabilir?

MEMS, ışık dalgalanmalarından sıcaklık titreşimlerine kadar her şeyi algılayabilen küçük sensörlerle donatılmıştır. Minyatür boyutları nedeniyle cihazlar toz parçacıkları gibi boşlukta asılı kalabilir. Yapabilirler:

• hızlanma, voltaj, basınç, nem, ses ve daha fazlasını içeren büyük miktarda veri toplayın;
• tüm bunları yerleşik bilgisayarı kullanarak işleyin;
• verileri hafızada saklayın;
• bilgileri kablosuz olarak buluta, tabana veya diğer "toz zerrelerine" iletin.

Mikro ölçekli 3D baskı

Toz bileşenlerini piyasada satılan bir 3D yazıcıda basmak, teknolojiyi erişilebilir hale getirecek. Daha önce teknolojinin insan yaşamının farklı alanlarındaki kullanımını detaylı olarak incelemiştik.

Minyatür sensörlerin optik lensleri, ultra yüksek kaliteli görüntüler elde etmenizi sağlayacaktır. Artık bunu hayal bile edemiyoruz.

Akıllı tozun pratik uygulaması

Akıllı tozun çevre hakkında inanılmaz ayrıntılarla bilgi toplama potansiyeli pek çok şeyi etkileyecek. Bu, Nesnelerin İnterneti (IoT) teknolojisinin milyarlarla çarpılması gibi. Buradakiler sadece birkaç örnek pratik uygulama akıllı toz

• Sulama, gübreleme ve böcek kontrolü ihtiyacını belirlemek için mahsulleri dikkatle izleyin.
• Zamanında bakım yapılabilmesi için ekipmanın izlenmesi.
• Sistem arızasından önce eksiklikleri ve korozyonu tespit edin.
• Güvenlik amacıyla insanları ve ürünleri izlemek.
• Ölçülebilen her şeyin ölçülmesi. Ve neredeyse her yerde.
• Ürünlerin üreticiden mağazaya teslimatının, her ne şekilde olursa olsun nakliyesi de dahil olmak üzere kontrolü.
• Tıpta Uygulama: Ameliyatsız Teşhis. Ayrıca engelli kişilerin bağımsız yaşamalarına yardımcı olan araçlarla etkileşime girmesine yardımcı olan cihazların kontrolü.
• Berkeley'deki Kaliforniya Üniversitesi'ndeki araştırmacılar akıllı tozun potansiyeli hakkında bir makale yayınladılar. Beynine "serpecek" şekilde implante edilirse, o zaman alabilirsiniz geri bildirim işlevselliği hakkında.

Akıllı toz neden tehlikelidir?

Akıllı tozun yaygın kullanımını engelleyen sorunlar hâlâ mevcut. İşte onlardan birkaçı.

Gizlilik

Uzmanlar MEMS gizlilik sorunları konusunda endişeli. Akıllı cihazlar kaydetmeye programlandıkları her şeyi kaydedebilirler. Minyatür boyutlarından dolayı tespit edilmeleri zordur. Ve burada konuyla ilgili hayal gücünüzü harekete geçirebilirsiniz: Ya akıllı toz yanlış ellere düşerse...

Kontrol

Milyarlarca akıllı toz parçacığı seçilen alana kolaylıkla dağılır. Ve gerekirse bunları bir araya getirmek kolay bir iş değil.

Boyutları göz önüne alındığında toz parçacıklarının tespit edilmesi zordur. Ve tüm parçacıklar "toz halindedir" - ve hatta daha fazlası. Ayrıca az sayıda “tespit edilemeyen unsur” bile bilgi sızdırmaya devam edecektir.

Fiyat

Bu yeni teknoloji. Bu nedenle uygulanmasının maliyeti çok yüksektir. Maliyet düşene kadar birçok kişi akıllı toza ulaşamayacak.

Akıllı toz dünyayı yok mu edecek?

MEMS teknolojisi ekonomiye ve bir bütün olarak dünyaya zarar verebilir. Bu, 1992'den beri onu geliştirenlerin görüşüdür. Aynı fikir destekleniyor büyük şirketler araştırmaya yatırım yapanlar. Bunlar arasında General Electric, Cargill, IBM, Cisco Systems bulunmaktadır.

Bu nedenle akıllı tozu her yere "yaymak" yerine tüm "tehlikeli" anları ortadan kaldırmak önemlidir.