<<
>>

Проект “Умная пыль”

  В романе известного фантаста Станислава Лема «Непобедимый» грозным оружием будущего были не громоздкие космические крейсеры или танки, а микроскопические частички кремния. По отдельности эти песчинки представляли собой безобидный кварцевый песок, но, объединяясь в пылевые тучи, превращались в мощное оружие.

Благодаря развитию МЭМС предсказания фантаста становятся реальностью. В 1998 году американские ученые из военного агентства DARPA выдвинули концепцию “умной пыли” (smart dust). Суть ее заключается в том, чтобы разбрасывать с самолетов над зоной боевых действий тысячи крошечных сенсоров-радиопередатчиков, которые незаметно для противника

станут отслеживать все его перемещения и действия. Предполагалось также, что простые по отдельности сенсоры будут само- организовываться в сложную, наделенную искусственным интеллектом сеть, которая сможет производить фильтрацию и первичную обработку собранных данных, дабы переправлять командованию лишь существенную информацию.

Одной из самых плодотворных разработок в этом направлении стал совместный проект Калифорнийского университета в Беркли и корпорации Intel, в рамках которого созданы умные сенсоры Motes (в переводе с англ. — “пылинки”). Что же представляют собой эти “пылинки”? Это миниатюрные чувствительные приборы размером с таблетку аспирина, способные автономно работать в любых условиях и с помощью радиоволн объединяться в локальные сети для передачи собранной информации центральному компьютеру.

Исследователи изготовили несколько сотен экспериментальных “умных пылинок”. Все “пылинки” снабжены сенсорами и радиопередатчиками, передающими сигнал по цепочке от одного робота к другому. Поскольку объем памяти “пылинки” составляет лишь несколько килобайт, то для их совместной работы разработали специфическую “крошечную” операционную систему TinyOS, оперирующую файлами размером порядка 200 байт, и соответствующую систему баз данных TinyDB, проводящую внутрисетевую обработку данных.

Стоит отметить, что при этом они отличаются достаточно долгим сроком службы — их батареек хватает на несколько лет! Секрет такой долговременной работы “пылинок” заключается в том, что они включаются лишь на короткое время: делают замеры, передают сигнал — и снова “засыпают”.

Что же касается принципов самоорганизации сети, то в ее основу положена логическая система простых “локальных правил”. Когда на местности развернуты тысячи сенсоров и шлюзов-маршрутизаторов, то простое правило для каждого сенсора гласит: “Установить связь с ближайшим шлюзом”. Следовательно, все сенсоры автоматически группируются вокруг ближайших шлюзов.

Первые испытания “умной пыли” проводились в марте 2001 года на военной базе в Калифорнии. Тогда с самолета было сброшено шесть “умных пылинок”. Попадав на землю, они тут же объединились в беспроводную сеть и приступили к измерению напряженности магнитного поля вокруг себя. А после того как мимо проехала машина, принялись рассчитывать ее скорость и определять направление движения, сообщая эти данные переносному компьютеру, находящемуся в ближайшем лагере.

Области применения “умной пыли”:

Благодаря таким качествам, как беспроводность, автономность, миниатюрность, множественность, надежность и относительно низкая стоимость, “умная пыль” уже стремительно находит применение в повседневной человеческой жизни. Помимо военных и полицейских приложений, самоорганизующиеся сенсорные сети могут использоваться и в мирных целях — от наблюдения за окружающей средой до присмотра за пожилыми людьми. Приведем лишь несколько примеров использования “умной пыли”, давшего высокие положительные результаты.

Каждое лето остров Дикой Утки в двенадцати милях от берегов штата Мэн подвергается массовому нашествию морских птиц, собирающихся здесь для выведения потомства. Чтобы выяснить, сколько птенцов они высиживают и какие условия для этого требуются, орнитологу Джону Андерсону приходилось каждый сезон обследовать тысячи норок, выбиваясь из сил и нарушая покой птиц.

После того как два года назад Андерсон и его группа разбросали по острову сеть “умных пылинок” и подключили питающуюся от солнечной батареи базовую станцию к Интернету, их жизнь и работа коренным образом изменились. “Вы можете находиться в любой точке мира, — восхищается Андерсон, — и знать, что в данный момент происходит в любой из норок, куда мы подбросили наши маленькие и незаметные сенсоры”.

В прошлом году биолог университета Калифорнии в Беркли Тодд Доусон развернул в местном ботаническом саду сеть из 80 миниатюрных приборов производства корпорации Intel и получил первую в мире трехмерную картину изменений микроклимата в вечнозеленом лесу. Аналогичный, но более масштабный проект по исследованию экосистем осуществляет сейчас с помощью тех же малышек лос-анджелесский университет Калифорнии в лесном заповеднике около города Palm Springs.

Другие исследователи испытывают «motes» в качестве средства для моделирования последствий землетрясений, мониторинга движения транспорта в военных зонах, использования воды в сельскохозяйственных угодьях, получения информации о состоянии зданий, дорог, загрязнении водоемов — этот перечень можно продолжать до бесконечности. В частности, это будет очень важно для тех «motes», которые будут использоваться в городах для обнаружения признаков нападения биотеррористов.

Одним из обоснованных опасений являются сомнения по поводу правомочности данной технологии. Помимо позитивных применений, “умная пыль” может играть роль и незаметного подслушивающего устройства (особенно если учесть современные темпы минитюаризации электроники), что дает ее обладателям большие возможности для вторжения в личную жизнь граждан. А по мере ее распространения вероятность злоупотреблений полученной информацией может только расти. Но поскольку остановить научно-технический прогресс еще не удавалось, это, по-видимому, должно привести к совершен - ствованию законов с учетом появившихся новых технических возможностей покушения на неприкосновенность личности.

<< | >>
Источник: Мария Рыбалкина. НАНОТЕХНОЛОГИИдля всех. 2005

Еще по теме Проект “Умная пыль”:

  1. 1953 год
  2. Великий кризис в европейских провинциях
  3. Работа директора по изучению, обобщению и распространению передового опыта. Отношение к новаторам
  4. Военные применения и безопасность
  5. Проект “Умная пыль”