Сначала человек пытался воссоздать то, чего лишился в результате эволюции (одежду из меха и обувь из кожи), затем то, до чего природа «не додумалась» (колесо) и, наконец, то, чего он повторить за природой не смог и сделал это по-своему (самолёт, который летает, а крыльями не машет). И вот теперь человечество додумалось создавать пыль. Умную пыль.
Мы создали себе сложную технику, придумали как «общаться» с ней на её языке и научили её разговаривать с нами «по-человечески». И тут выяснилось, что можно общаться, понимая друг друга без слов.
Нарисуем картинку из будущего. Вы вернулись домой после работы. Входите в квартиру - включается свет; держите руки над раковиной - смеситель регулирует температуру воды, подставляете под струю из крана стакан - температура воды понижается, наполняете его - кран закрывается. Вы идёте в гостиную - свет гаснет и в прихожей, и в ванной, садитесь перед телевизором – он включается при одном взгляде на экран. При этом амплитуда сигнала и временные задержки в каждом звуковом канале домашнего кинотеатра перестраиваются с учетом количества зрителей и их расположения в комнате, а если у вас проектор и на улице слишком светло - зашториваются окна. Вы включаете музыку, просто махнув рукой в сторону музыкального центра, идёте за журналом в спальню, и музыка сопровождает вас по пути: сначала в коридоре, а потом в спальне. Причем звучит только в той комнате, где вы находитесь в данный момент, а не по всему дому одновременно. И все это время, с того самого момента как зашли в квартиру, вы не трогаете ни кранов, ни выключателей, ни кнопок управления бытовой техникой. Не хлопаете в ладоши, чтобы управлять устройствами при помощи звука (идея выключать хлопком свет перед сном кажется вам просто глупой), и не разговариваете со стенами. Не носите с собой пульт или какой-либо датчик вашего местонахождения в квартире (который всё равно постоянно забывали бы в одной из комнат).
Можно, конечно, напичкать дом различными датчиками присутствия человека в помещениях или сенсорами движения. Добавить кучу различных датчиков температуры, освещенности и влажности. Обвязать всё это километрами кабелей так, что передвинуть телевизор в сторону будет равносильно капитальному ремонту дома. Вы вошли в комнату, а свет не включился? Ах, да - вчера ведь купили новый большущий ковер, и нужно переналадить чувствительность емкостного датчика. Неужели есть альтернатива?
Представим себе крошечное микроэлектромеханическое устройство (microelectromechanical sensors - MEMS), размером с песчинку или даже пылинку, которое содержит в себе сенсоры вибраций, освещенности, влажности, программируемый микроконтроллер, приёмник и передатчик малой мощности для поддержания радиосвязи с подобными же устройствами в небольшом радиусе и источник питания. Энергопотребление настолько мало, что источника питания хватает на несколько лет. Возможно для питания «пылинки» хватит даже преобразования энергии вибраций или освещения. А теперь представим себе, что таких устройств очень много и они могут передавать полученную информацию (измеренную своими датчиками или принятую от других устройств) от песчинки к песчинке - и так до главного контроллера системы управления. Это и есть технология «умной пыли».
Кристофер Пистер (Kristofer Pister), профессор электротехники университета Беркли, - главный идеолог концепции «умной пыли». Он работал над ней с 1997 года. Профессор утверждает, что у «пыли» огромный потенциал коммерческих применений. «Мы бы составили длиннющий список сфер жизни, где ее можно применять, если бы только у нас было на это время!» - говорят соавторы его исследований Джо Кан и Бернхард Бозер (Joe Kahn, Bernhard Boser). Тем не менее, приведём кое-что из этого списка:
- сенсорные сети для оборонных целей (надзор за полями сражений, мониторинг перемещений вооруженных людей и т.п.);
- виртуальная клавиатура (если нанести на каждый ноготь лак, в составе которого будет «умная пыль», можно, отслеживая перемещения пальцев, набирать тексты на виртуальной клавиатуре, даже той, что нарисована на скорую руку на бумаге; с таким «маникюром» можно играть на виртуальном пианино, получать компьютерный перевод жестов глухих и даже лепить из виртуальной глины объёмные скульптурные формы – в итоге отпадает необходимость в громоздких перчатках виртуальной реальности);
- глобальная инвентаризация (упаковка сообщает о своём местонахождении ящику, ящик - контейнеру, контейнер - автомобилю, автомобиль - складу, а автомобиль и склад вместе - супервайзеру через интернет; вы всегда знаете, в каком состоянии и где именно находится ваш продукт);
- мониторинг качества продукции (непрерывный контроль условий хранения пищевых продуктов - не нарушались ли при перевозке температурно-влажностные режимы; мониторинг вибрационных и ударных нагрузок при транспортировке потребительской электроники и т.п.);
- «умная» окружающая среда (сенсоры в одежде будут общаться со встроенными в здания и сооружения системами климат-контроля в общественных местах, а также на работе и дома, таким образом, что каждого будет окружать привычная только ему температура и влажность окружающей среды («конец битвам с коллегами за пульт от кондиционера!»);
- интерфейсы для парализованных (нанеся «пылинки» на лицо парализованного человека, можно, отслеживая положение век или подёргивания лицевых мышц и преобразовывая их в команды, управлять различной аппаратурой: инвалидной коляской, компьютером, бытовой электроникой).
Итак, представим себе ситуацию, когда по дому разбрасываются микроустройства. Каждое следит за температурой, освещённостью, влажностью, вибрацией и своим расположением в пространстве. Все они вместе организуются в сеть для передачи полученной информации в центральный компьютер, управляющий всеми системами жизнеобеспечения и бытовой аппаратурой в квартире. Чем больше в комнате таких устройств, тем точнее можно определить распределение измеряемых параметров. Например, по локализации температуры в 30-36 градусов можно выяснить, в какой точке комнаты находятся люди. По средней температуре и влажности, полученной от всех датчиков, система климат-контроля примет решение о кондиционировании, подогреве или проветривании отдельной комнаты, а не всего дома. В случае с небоскрёбом только экономия на электроэнергии оправдает затраты на внедрение систем, основанных на этой технологии. По вибрациям отдельных песчинок можно судить о том, что кто-то зашел в комнату, передвигается по ней или переходит из нее в другую (можно гасить свет и экономить на тепле в пустых комнатах). Чувствительности пылинок хватит, чтобы определить, где сквозняк, и предупредить о незакрытой на ночь форточке. И даже если отдельные «пылинки» будут повреждены, вынесены сквозняком или просто отживут свой век, система управления добавит их в нужную комнату, впрыснув необходимое количество в централизованную систему вентиляции.
Если же использовать эти микроустройства не только как домашнюю пыль, то диапазон их функций расширится фантастически. Например, «умную пыль» можно наносить на тело человека, если добавить ее, например, в крем. Используя «пыль» для слежки за движениями век и мышц лица, можно попытаться управлять приборами при помощи взгляда. Поворот головы, усилия мышц при наведении глазных яблок на интересующие объекты и фокусировании на них резкости (чтобы не включалось всё, что попадётся по линии взгляда при случайном повороте головы) можно интерпретировать как команды.
Если вы всё ещё думаете, что это чистой воды фантастика, то ошибаетесь. Технологию уже сегодня можно «потрогать руками». Вот уже несколько лет как компания DUST Networks за сумму в 4950 долларов предлагает разработчикам оценочный комплект-набор (в стильном противоударном металлическом кейсе, как и положено «людям в чёрном») для изучения технологии, её практической проверки и начала разработки будущих приложений для конечных пользователей. В набор входят: компакт-диск со SmartMesh (программное обеспечение для обслуживания сетей на базе «умных пылинок»), комплект документации, кабели, антенны, адаптеры и прочее. Ну и, конечно же, сами «пылинки» - 12 штук, а также три датчика: температуры, освещённости и наклонов (вибродатчик).
Программное обеспечение SmartMesh (умная сеть) предназначено для связи систем управления с различными датчиками и исполнительными механизмами без использования проводов или высокоскоростных радиоинтерфейсов с большой мощностью излучения. Сеть на «умных пылинках» получается быстро и легко развертываемой, помехозащищенной и устойчивой к сбоям отдельных «пылинок». В основе лежат годы разработок в области сетевых технологий и протоколов по типу широко известного «интернетного» TCP/IP. Та же пакетная передача данных и маршрутизация пакетов. С этой частью всё ясно и будущее здесь уже наступило.
DUST Networks предлагает сегодня два вида «умных пылинок»: М1010 и М2020. Для примера приведем характеристики М1010:
Сама М1010 - без подключенных датчиков - может работать только как узел беспроводной сети (связующее звено между системой управления и внешними датчиками или исполнительными механизмами). Но она уже содержит всё необходимое для реализации концепции «умной пыли» - организацию наиболее коротких и надежных маршрутов передачи сигналов, организацию взаимодействия с другими пылинками, с возможностью «самолечения» сети - блокированием неисправных или пропавших узлов.
Конечно, до пылинки объёмом менее одного кубического миллиметра такой «пылинище» как М1010 (с её объёмом, превышающим 2500 кубических миллиметров) пока очень далеко. И это без учёта источника питания и самих датчиков - на М1010 есть только входы для них. Но ведь когда-то и компьютеры занимали несколько комнат большого здания, а сегодня помещаются в кармане. Теоретические же исследования в области умной пыли были закончены, в основном, только в 2001 году. Кристофер Пистер утверждает, что сегодня технологии позволяют уменьшить линейные размеры «пылинок» до 5 мм, а цена на них должна в течение ближайших пяти лет уменьшиться до 1 доллара с сегодняшних 50-100 долларов за «пылинку-переростка». При уменьшении же размеров до одного кубического миллиметра и действительно массовом производстве, речь будет идти о центах за «пылинку». Иногда будущее ближе, чем кажется...
| << Начало | Продолжение следует >> |
 |
|
Оставить комментарий