«Умная пыль» и как она поменяет мир вокруг нас
Posted by Sergei Romanov a year ago

Многие значительные изобретения, включая лекарства и смартфоны, несут в себе и пользу, и опасность. Новый вызов времени – умная пыль. Облако Smart Dust, состоящее из мотов-пылинок, наблюдающих за всеми и вся, уже надвигается, и никто не предскажет, как именно оно повлияет на нашу жизнь.

Новое поколение устройств smart dust («умная пыль») откроет возможность для беспроводного сбора данных в режиме реального времени, что приведет к изменению представлений об инженерных системах, здравоохранении, взаимодействии с окружающей средой. 

В начале 90-х годов XX века совместными усилиями американского оборонного агентства DARPA и компании Rand Corporation были созданы первые автономные информирующие устройства mote (пылинка, частица) размером со спичечный коробок. Они состояли из датчиков, снимающих те или иные показатели окружающей среды, компьютера, передатчика и устройства питания (от сети, батарей или солнечных элементов).

Эти mote (мот) предназначались исключительно для военных и разведывательных целей, но уже спустя 5-7 лет, в результате начавшейся тогда «сенсорной революции», появились аналогичные устройства гражданского назначения. Тогда же родилось современное название технологии smart dust (умная пыль), а ее отдельный компонент по-прежнему называется mote (мот). Вышедшие из под контроля спецслужб mote задумывались для разнообразных целей, например, для контроля за сложными инженерными сооружениями, прежде всего мостами, деградирующими в процессе эксплуатации под воздействием внешних факторов (осадки, ветер, температура, вибрация, соль, вызывающая коррозию). В постоянном мониторинге нуждаются ледники, леса, вулканы, океан и все остальное.

Идея умной пыли настолько же очевидна, настолько сложна в реализации. Сложность реализации заключается в недостаточной подготовленности сетевых и коммуникационных технологий.

До последнего времени весьма специфические «пыльные сети» оставались совершенно оригинальны. Они создавались в отрыве от других типов сетей. Это была вынужденная мера, поскольку ничего соответствующего их требованиям на рынке не было.

Исходной точкой для подхода к сети mote служит тот факт, что по определению мощность передатчика каждого отдельно взятого устройства ничтожно мала. В результате для создания сети была выбрана беспроводная технология Multi-hop, в основе которой лежит цепочечный принцип, а именно, каждый из узлов служит ретранслятором для остальных. Топология full-mesh гарантирует надежность и отказоустойчивость. Внутри сети передача данных осуществляется по собственному (проприетарному) протоколу TSMP (Тime Synchronized Mesh Protocol), а далее через шлюз сеть подключается к интернету.

Sensor node – узел датчика; Battery – батарея; Connection to sensors – связь с датчиками; Radio – радио; Processor – процессор; Gateway – шлюз; Internet – интернет; Query for information – запрос на информацию; Processed Data – обработанные данные; Database – база данных; Оbserver – наблюдатель.

За полтора десятилетия размеры mote сократились до нескольких кубических миллиметров, а стоимость - до $10 и ниже. Но этого пока недостаточно для массового распространения smartdust, поскольку остается вопрос коммуникации. Ситуация может принципиально измениться с появлением технологий мобильной связи пятого поколения Bluetooth 5.0 и 5G. В этом случае отпадает необходимость в отельной сети, а каждый mote может быть подключен непосредственно к интернету.

Новое поколение smartdust откроет возможность для беспроводного сбора данных в режиме реального времени, что приведет к изменению наших представлений об инженерных системах, здравоохранении, взаимодействии с окружающей средой. Миллиарды, если не триллионы устройств, способных к передаче данных и к взаимодействию по обратной связи смогут передавать по запросам самые разные доступные физические и химические показатели окружающей среды. Устройства могут получать питание от батарей, извлекать энергию из среды (вибрации, свет). Они могут быть расположены в любых самых труднодоступных местах. Есть основания полагать, что smartdust, как всеобъемлющее явление, со временем поглотит интернет вещей (IoT).

По аналогии с WWW (World Wide Web) можно сказать, что средствами smart dust мир может превратится в единый Real World Web. Пока сложно представить себе жизнь, где информированность безгранична, где мы будем узнавать все от тривиального сообщения о необходимости замены зубной щетки до получения достоверных сведений обо всех остальных инженерных и природных объектах. Поэтому одной из главных задач будущих технологий smartdust станет сохранение частного пространства (privacy).


В заметке использовались материалы из следующих источников: https://goo.gl/q48aVQ , https://goo.gl/1GbhgE , https://goo.gl/eVfPBs


Какое ваше мнение о технологии «умная пыль»? Поделитесь своими мнениями и размышлениями в комментариях.




98 Views0 Replies0 Subscriptions
Loading