КРОШЕЧНЫЕ, ВЕЗДЕСУЩИЕ И ВСЕМОГУЩИЕ

Закон Мура в сочетании со стремительным прогрессом в области телекоммуникаций открывает нам двери в воистину волшебное завтра, где нас ждет нечто гораздо более удивительное, чем даже магия интернета. Сотни миллиардов микроскопических сенсоров, встроенных буквально во все предметы -- от брелоков для ключей до детских кроваток -- смогут реагировать на окружающую среду и передавать друг другу информацию без проводов, решая массу полезных задач. Эксперты уверены: не за горами наступление эпохи новой сетевой парадигмы -- парадигмы беспроводных сенсорных ad hoc сетей. Перевод словосочетания ad hoc -- "специальный, созданный для данной цели" -- довольно точно отражает суть сенсорных сетей. Они создаются каждый раз заново для решения конкретных задач и мгновенно после их выполнения распадаются на отдельные элементы, готовые образовать новые конструкции, как только в том возникнет необходимость. А их основой являются крошечные, не крупнее пылинки, полупроводниковые устройства, выполняющие одновременно вычислительные и коммуникационные функции, способные наиболее оптимальным образом автоматически конфигурироваться в самоорганизующиеся сети. Представьте себе детскую кроватку, которая "прислушивается" к дыханию ребенка и улавливает малейшие изменения температуры его тела, плавательный бассейн, который самостоятельно "следит" за свежестью и чистотой воды, детекторы дыма в зданиях, которые не только регистрируют возгорание, но и сообщают пожарным, на каких именно этажах и в каких именно комнатах задымление больше или меньше... Возможности использования сенсорных сетей простираются далеко за пределы дома или офиса. В качестве наиболее очевидных областей применения ad hoc сетей эксперты называют экологию и службы спасения: крошечные пылинки-сенсоры, разбросанные с самолетов над большими лесными массивами, в зависимости от заданных параметров могут отслеживать либо возникновение лесных пожаров, либо маршрут заблудившейся туристической группы, осуществляя доскональный мониторинг состояния "зеленого океана" и передавая данные в диспетчерский центр. Сенсорные сети могут следить за созреванием урожая, информируя фермеров о необходимости полива всходов, за состоянием климата в производственных и общественных помещениях и решать другие задачи. В концепции сенсорных сетей существенно изменяется роль человека, поскольку их элементы -- сенсорные микрокомпьютеры -- становятся гораздо более самостоятельными. Зачастую они могут предвидеть задания, генерируемые человеком, задолго до их поступления. "Гомоцентрическая" модель сетевых вычислений с человеком в качестве центрального звена в сети уходит в прошлое -- человек "смещается" на периферию, концентрируясь на управлении процессом, становясь своеобразным посредником между реальным миром и компьютерами. Естественно, для того чтобы воплотить подобные заманчивые мечты в жизнь, предстоит еще многое сделать. Сенсорные устройства, или "моты" (от англ. mote -- "пылинка") должны представлять собой интегрированную платформу, сочетающую возможности сенсоров (внешних датчиков, регистрирующих определенные параметры или их совокупность), компьютеров и коммуникационных устройств. Они должны не только "различать" окружающий мир, но и действовать в зависимости от его состояния. Также устройства должны быть соединены в единую беспроводную сеть, чтобы иметь возможность передавать регистрируемую информацию "по цепи". Наконец, они должны обладать внушительным запасом энергии для автономной работы и стоить так мало, чтобы их было дешевле выбросить, чем подзарядить. Кое-кто из экспертов полагает, что распространение небольших сенсорных устройств может создать эффект в сотни и тысячи раз более мощный, чем распространение сети интернет. Стремительное уменьшение их размеров вместе с удешевлением и снижением энергопотребления приближает время прихода сенсорных сетей, а значит, наступление эпохи новой сетевой парадигмы. Одним из центров исследования сенсорных сетей является лаборатория корпорации Intel в Калифорнийском университете в США. Она координирует усилия академического сообщества и индустрии и ведет работы в трех основных направлениях: разработка гибкой и открытой операционной системы; создание сетевых технологий, обеспечивающих самоорганизацию сетей из сенсоров; разработка востребованных приложений для ad hoc сетей. Специалисты лаборатории уже располагают прототипом такой платформы, которая предоставляет исследователям возможность поиска эффективных путей использования ad hoc сенсоров. Пока еще это достаточно большие устройства -- площадь сенсора-прототипа составляет 5-6 кв. см (примерно рублевая монета), но инженеры надеются, что в ближайшем будущем им удастся уложиться в объем 1 куб. мм. Поскольку главное предназначение сенсорных сетей -- восприятие и передача полезной информации, специалисты лаборатории Intel в Беркли заняты разработкой методики объединения сенсоров с предметами, мониторинг которых "вменяется" им в обязанность, а также исследуют возможность создания актуаторов -- устройств на основе сенсоров, которые позволяют влиять на ситуацию, а не только регистрировать ее состояние. Не менее активно сотрудники лаборатории работают над прецизионной биологией, созданием биочипов. Кроме сенсорного восприятия мира "твердых" вещей, исследуется возможность "ощущать" жидкие среды и биологические, развивающиеся объекты. Подобные исследования открывают колоссальные перспективы для медицинских и фармацевтических разработок, осуществления химических процессов и изготовления биологических препаратов. Интересно, что одним из первых испытательных полигонов для применения сенсорных сетей стал виноградник. Выбор инженеров был обусловлен тем, что наиболее "информационным" занятием в сельском хозяйстве является виноделие. В отличие от зерна или картофеля, оно покупается и продается не на вес или объем -- его цена зависит, в основном, от места и года сбора винограда. Опытные виноделы проводят долгие часы, отбирая и смешивая спелые грозди сочных ягод из разных районов виноделия, чтобы добиться желаемого вкуса, цвета и букета вина. Существует множество параметров, которые влияют на качество напитка. Идея применения сенсорных сетей в виноградарстве заключается в том, чтобы рассеять беспроводные сенсоры по винограднику и постоянно собирать и накапливать сведения о температурном, водяном и прочих режимах созревания каждой виноградной лозы. После этого останется лишь проанализировать, какой режим дает то или иное качество вина, и в дальнейшем смешивать сок разных гроздей уже на научной основе. И это только начало. Широкое распространение сенсорных сетей по-настоящему сможет перевернуть мир. Впрочем, эта технология только начинает свою жизнь, и сложно предсказать, когда она действительно войдет в нашу жизнь. Гадать мы не будем, нам остается лишь следить за практической реализацией сенсорных сетей. Но даже сейчас их без преувеличения можно назвать действительно ведущей технологией XXI века, поскольку другие анонсируемые проекты пока могут изменить нашу жизнь лишь локально. Виктор Сергеев
Весь номер

Новости партнеров: