Интересные факты - Микросенсорная цивилизация

Новости it-компаний

Компьютерные корпорации: невероятная история Lenovo

News image

До недавних пор китайская компания Lenovo за пределами своей страны была известна мало - разве чт...

Fujitsu Siemens Computers: новые системы хранения данных Fib

News image

Компания Fujitsu Siemens Computers выпустила системы хранения данных FibreCAT NX40 и FibreCAT NX20 для малых и ...

Авторизация



Развитие технологий:

Понятие информатики как науки

С развитием техники и технологий человечество вступило в новый этап своего развития. Этот период характеризуется переходом от индустриального общества к ин...

Персональные компьютеры семейства Pentium

Развитие семейства персональных компьютеров Pentium можно проследить по таблице 4. Таблица 4 Основные характеристики IBM PC на процессорах ...



Микросенсорная цивилизация
Это интересно - интересно

 микросенсорная  цивилизация

Большинство людей даже не в курсе, насколько плотно их в современном мире окружают микросенсоры - беспроводные электронномеханические датчики. Но то, что было до сих пор, стремительно становится морально устаревшей техникой . Сенсоры нового поколения способны взаимодействовать - общаться друг с другом - образуя самоуправляемые сенсорные сети. На глазах рождается принципиально новый класс компьютерных систем.

Вчерашний день

Собственно говоря, микродатчики используются людьми уже достаточно давно - годов примерно с 1970-х. Первыми областями их применения стали промышленность, военные системы, метеорология. Типичный пример: на современном заводе по производству электронной продукции или, скажем, автомобилей, сегодня установлено порядка пяти тысяч контрольных датчиков. Правда, сейчас эти датчики обходят и собирают выдаваемые ими данные инженеры. Однако уже очень скоро потоки данных с контрольных устройств начнут поступать в режиме реального времени в корпоративные центры обработки информации. Контроль за нужными элементами можно будет организовать способом, обеспечивающим возможность постоянного слежения за взаимодействием различных компонентов.

Но датчики конца прошлого века все же оказываются очень несовершенными для повсеместного применения. Оно становится невозможным в силу ограничений, присущих химическим источникам питания, а также средствам программирования датчиков и сенсорных сетей. Датчики прежних поколений генерировали слишком большие потоки данных, что не только затрудняло обработку информации, но и приводило к быстрому исчерпанию энергетических ресурсов аккумуляторов.

День завтрашний

Буквально на наших глазах происходит смена технологических поколений - широкое распространение получают микродатчики новой конструкции, коренным образом отличающиеся от своих неуклюжих предшественников. Первое отличие заключается в использовании новейших беспроводных технологий передачи данных. Ну, как раз этим сейчас никого не удивишь.

Второе важнейшее отличие датчиков нового поколения - способ их питания. Забыть про батарейки! Последние исследования ученых, проводящих эксперименты с пьезоэлектрическими технологиями, показывают, что датчики могут получать требуемую энергию в результате движений человека, в тело которого они имплантированы, или вследствие вибраций пола (хороший пример - пол в заводском цеху). Плавающий в море экологический робот может существовать за счет энергии волн, а метеорологический датчик - за счет энергии ветра, скорость и направление которого сам же и измеряет.

Ну и, наконец, третье базовое отличие новых микродатчиков - программное обеспечение, которое позволяет исключить передачу больших потоков необработанных данных и ограничиться доставкой обобщенной информации, содержащей ключевые сигналы тревоги и предупреждения. Понятно, что такой подход неизбежно приведет к значительно меньшему потреблению энергии.

По мнению многих футурологов, в будущем вся наша планета окажется покрыта сенсо-роботами размером с таблетку. Такие роботы будут в прямом смысле слова дешевле грязи, что позволит производить их едва ли не в миллиардных количествах. Они будут следить за всем, что попадется в поле их зрения, начиная от перемещения войск и заканчивая полетом птиц. В корпорации Dust Inc. уже разработаны микророботы, получившие название умная пыль . На сегодняшний день такие пылинки размером чуть больше двух батареек типа AAA, от которых они способны питаться в течение нескольких лет (!). Они снабжены сенсорами и радиопередатчиками, передающими сигнал по цепочке от одного робота к другому. Секрет их долгодействия заключается в том, что они включаются лишь на короткое время: передают сигнал и снова засыпают .

Обработка информации и сенсорные сети

Специалисты по микросенсорам уверены, что лет через пять большую часть устройств, используемых в корпоративных информационных системах, будут составлять именно датчики, подключенные к сенсорным сетям. Так, например, в исследовательском центре PARC в Пало-Альто (США) разрабатываются алгоритмы информационных запросов к датчикам , регламентирующие сбор и передачу данных в зависимости от их полезности. Задача - сделать так, чтобы автоматический сбор информации происходил так же, как если бы поток данных контролировался человеком. Создаваемые механизмы распределенного контроля за сенсорными сетями дают возможность смещать акценты и фокусировать внимание на новых факторах, вызывающих наибольший интерес .

Еще дальше пошли корпорация Intel и Университет Беркли, которые совместно создали TinyOS - операционную систему с открытым кодом, которая, помимо прочего, позволяет датчикам и сенсорным сетям генерировать потоки обобщенной информации в соответствии с различными схемами классификации данных. Таким образом, TinyOS фактически превращает датчики в программируемые маршрутизаторы. Можно отдельно запрограммировать реакцию на события, регистрируемые в непосредственной близости от датчика, и на события, происходящие в сети в целом. Информация, получаемая в режиме реального времени, помещается затем в хранилище TinyOS, то есть происходит, если можно так выразиться, преобразование физического мира в базу данных. Это и есть зарождение совершенно нового класса компьютерных систем.

Интернет-технологии

Повсеместное распространение Интернета сделало вполне закономерным его использование для управления микросенсорами нового поколения. Этому должно способствовать появление новых стандартов, разрабатываемых в Open GIS Consortium - международной организации, которая ставит цель предоставить пользователям возможность контроля всех типов датчиков, инструментов и устройств отображения при помощи веб-средств.

Уже сейчас разработчики создают для отдельных заказчиков такие системы на основе сенсорных сетей, в которых возможно взаимодействие датчиков друг с другом с использованием специальных языковых средств. Однако пока подобные системы не являются совместимыми и потому могут использоваться только теми заказчиками, для которых они разработаны. Именно в целях унификации сенсорных сетей создан язык SML (Sensor Model Language). Этот язык представляет собой стандартный XML-код, когда датчики и генерируемые ими потоки информации описываются с помощью метаданных. Разработчики SML связывают будущее с самоуправляемыми сенсорными сетями, которые будут функционировать и поддерживать взаимодействие с другими системами в соответствии с определенными для них спецификациями.

Сфера применения

Электронные микродатчики нового поколения могут быть использованы практически повсюду, где своевременное получение информации способно облегчить человеку жизнь и работу, уберечь от неприятностей и даже настоящих катаклизмов. Уже сейчас, к примеру, радиочастотные маркеры-идентификаторы (RFID) широко применяются в магазинах для предотвращения краж, упрощения кассовых расчетов и автоматизации учета движения товара. Схожие с ними электронные маркеры используются для наблюдения за условно-досрочно освобожденными преступниками.

Самая первая приходящая на ум сфера применения микродатчиков нового поколения - медицина. Очень скоро станет обыденной ситуация, когда имплантированные в тело датчики начнут посылать сигналы ортопеду, выправляющему колено или тазобедренный сустав, либо кардиологу, сообщая о необходимости замены искусственного клапана сердца. Микроизмерители частоты пульса, артериального давления или уровня сахара в крови становятся реальностью уже сегодня.

Еще одна важная сфера применения новых технологий - энергетика. Сейчас в большинстве стран мира значительный процент оборудования в той или иной степени изношен, а его замена - дело весьма дорогостоящее. В такой ситуации возможность постоянного наблюдения за состоянием оборудования сулит немалые выгоды. Например, сенсоры, установленные на лопатках турбины и следящие за их состоянием, могут существенно отодвинуть срок плановой замены этой самой турбины, что позволит владельцам электростанции избежать лишних расходов. И подобных примеров великое множество.

Использование беспроводных микродатчиков будет весьма полезно производственным компаниям, у которых появляется возможность оперативно оценивать и планировать потребности в материальных ресурсах с учетом сведений из цехов и данных с датчиков, которые устанавливаются на контейнерах во время перевозки грузов. Таким образом, можно будет поддерживать непрерывность производственного процесса при минимальных складских запасах.

Пригодятся сенсоры нового поколения и экологам. Они, например, могут устанавливать датчики в районе сброса химическими предприятиями своих сточных вод. Информация от них может комбинироваться с информацией от гидрометеорологических сенсорных сетей (например, измеряющих силу и направление ветра) - все это позволит легче и эффективнее анализировать возможное распространение вредных паров, исходящих от этих стоков.

Впрочем, схожие с экологическими микродатчики с успехом могут применяться и далеко за пределами Земли. Например, марсоход, путешествуя по планете, вполне может оставлять на своем маршруте комплексные мини-сенсоры с беспроводной передачей данных. А потом, исчерпав ресурс и остановившись раз и навсегда в каком-либо одном месте, стать базовым пунктом сбора, обработки и отправки на Землю собранной информации.

Опасность грядущая

За счет практического внедрения беспроводных сенсоров нового поколения общее количество датчиков, окружающих современного человека, в ближайшие пару лет вырастет на два-три порядка. Но никто из специалистов, продвигающих сегодня самоуправляемые сенсорные сети, TinyOS и SML, не готов ответить на вопрос о безопасности и защищенности подобных технологий. Между тем, хорошо известно, что вслед за появлением любой новой компьютерной системы обязательно появляются специализирующиеся на ней хакеры. А специалисты по информационной безопасности в один голос говорят, что с 2005 года человечество ожидает настоящее цунами так называемого мобильного хакинга . Уже существуют вирусы для мобильных телефонов и смартфонов, активно разрабатываются все новые методы внедрения в беспроводные компьютерные сети. Сенсоры нового поколения изначально предусматривают использование беспроводных технологий передачи данных. И нет никакой гарантии, что хакеры не вторгнутся в эту самую передачу данных и не внесут в нее свои собственные изменения. Тем более что специалистам не известно ничего о каких-либо механизмах обеспечения безопасности, встроенных в TinyOS и SML, другое подобное ПО. А ведь уже существует оборудование, позволяющее, например, прямо в торговом зале магазина дистанционно перепрограммировать встроенные в товары RFID. И это, можно сказать, еще только цветочки .

Представьте себе крупный завод, в котором производственные процессы и общая ситуация контролируется беспроводными электромеханическими датчиками. Злоумышленники, вторгнувшись в локальную самоуправляемую сенсорную сеть предприятия, без труда могут симулировать сигнал о неполадках, остановив таким способом производство. Убытки от подобной промышленной диверсии запросто могут разорить компанию. В другой ситуации аналогичные действия могут спровоцировать аварийную посадку авиалайнера или даже эвакуацию большого города - если хакнутые сенсоры передадут фальшивую информацию об опасном химическом или радиационном загрязнении.

Еще одна опасность связана с предсказываемым специалистами появлением так называемого электромагнитного терроризма . Выведение из строя электронных устройств (любых, в том числе и вообще не предназначенных для приема электромагнитной энергии) злоумышленниками возможно при воздействии мощного потока радиочастотного электромагнитного излучения (РЧЭМИ). Такое излучение наводит в электронных цепях токи и напряжения, которые могут вызвать деградацию, пробой, расплавление важнейших полупроводниковых элементов и привести к функциональному отказу практически любого устройства, в том числе и того, которое в момент облучения было обесточено. Что уж тут говорить про хлипкие сенсоры... Чтобы избежать подобной ситуации, нельзя строить информационную инфраструктуру объекта, полагаясь лишь на датчики. Даже самая совершенная сенсорная система никогда не заменит живого человека.

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Программист, который писал притчи и не любил бейсик

News image

В прикладной науке имена людей, внесших огромный вклад в развите техники и технологии, как правило, скрыты за названиями компаний и ст...

КОНРАД ЦУЗЕ. ПИОНЕР КОМПЬЮТЕРОСТРОЕНИЯ

News image

В Германии его называют изобретателем компьютера , с данным утверждением трудно не согласиться. Единственное, что я добавил бы к эт...

Жесткие диски для ноутбуков становятся тоньше

News image

На данный момент жесткие диски для ноутбуков могут быть толщиной 9,5 мм и 12,5 мм. Первые получили наибольшее распространение, а об...

MacBU подытоживает две тысячи девятый год

News image

Как прошел 2009 год в компании, которую традиционно принято считать вторым крупнейшим разработчиков ПО для платформы Apple Macintosh? В Microsoft Ma...

Financial Times обещает iTablet уже в следующем месяце

News image

Конец декабря редакция Financial Times решила скрасить очередной порцией слухов о планшетнике Apple. По данным издания, это устройство, покорившее заголовки СМ...

Внедрение 6-ядерных процессоров Intel Xeon может потребовать

News image

Изданию Fudzilla стали известны подробности по первому 6-ядерному процессору Intel Xeon. Он получит обозначение Core i7 980X, а его несущая тактовая ча...

VESA официально утвердила стандарт mini DisplayPort

News image

Презентованный Apple осенью 2008-го новый видеоинтерфейс mini DisplayPort (сокращенно mDP) вызвал неоднозначную реакцию, отголоски которой оставались различимыми вплоть до вчерашнего дн...

Планшетный Мак покажут 26 января?

News image

За несколько дней до начала нового 2010 года онлайн-пресса разразилась новым потоком слухов на тему планшетного компьютера Apple: сначала хорошо ос...