Система микроэлектромеханических устройств
Smartdust [1] — это система из множества крошечных микроэлектромеханических систем (MEMS), таких как датчики, роботы или другие устройства, которые могут обнаруживать, например, свет , температуру , вибрацию , магнетизм или химические вещества . Они обычно работают в компьютерной сети по беспроводной связи и распределяются по некоторой области для выполнения задач, обычно зондируя посредством радиочастотной идентификации . Без антенны гораздо большего размера диапазон крошечных коммуникационных устройств Smart Dust измеряется несколькими миллиметрами , и они могут быть уязвимы для электромагнитного отключения и разрушения под воздействием микроволн.
Проектирование и инжиниринг
Концепции «Умной пыли» появились на семинаре в RAND в 1992 году и в серии исследований DARPA ISAT в середине 1990-х годов в связи с потенциальным военным применением технологии. [2] На работу сильно повлияли работы в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе и Мичиганском университете того периода, а также авторы научной фантастики Станислав Лем (в романах «Непобедимый» в 1964 году и «Мир на Земле » в 1985 году), Нил Стивенсон и Вернор Виндж . Первая публичная презентация концепции под этим названием состоялась на встрече Американского вакуумного общества в Анахайме в 1996 году.
Предложение по исследованию «Умной пыли» [3] было представлено DARPA в 1997 году Кристофером С. Дж. Пистером , Джо Каном и Бернхардом Бозером из Калифорнийского университета в Беркли . Предложение о создании беспроводных сенсорных узлов объемом один кубический миллиметр было выбрано для финансирования в 1998 году. Проект привел к созданию работающей пылинки размером меньше рисового зерна [4] , а более крупные устройства «COTS Dust» положили начало работе TinyOS в Беркли .
Эта концепция была позднее расширена Крисом Пистером в 2001 году. [5] В недавнем обзоре обсуждаются различные методы переноса интеллектуальной пыли в сенсорные сети за пределы миллиметровых размеров на микрометровый уровень. [6]
Компонент сверхбыстрых систем Центра исследований наноэлектроники в Университете Глазго является одним из основателей крупного международного консорциума, который разрабатывает родственную концепцию: умные частицы. [7]
Smart Dust вошел в цикл Gartner Hype Cycle on Emerging Technologies в 2003 году [8] и вернулся в 2013 году как самый спекулятивный участник. [9]
В 2022 году в статье в журнале Nature, написанной Шьямнатхом Голлакотой, Викрамом Айером, Хансом Генсбауэром и Томасом Дэниелом (все из Вашингтонского университета ), были представлены крошечные легкие программируемые беспроводные датчики без батареек, которые можно рассеивать по ветру. [10] Эти устройства были созданы по образцу семян одуванчика, которые могут распространяться на расстояние до километра в сухую, ветреную и теплую погоду.
Примеры
Компания Dust Networks начала проект по изучению применения Smartdust, который включал:
- Сенсорные сети оборонного назначения, такие как наблюдение за полем боя, мониторинг договоров, мониторинг транспорта и охота на ракеты «Скад».
- Датчики виртуальной клавиатуры: прикрепив миниатюрные пульты к каждому ногтю, акселерометры могли бы определять ориентацию и движение каждого кончика пальца и передавать эти данные на компьютер в наручных часах.
- Управление запасами: размещая миниатюрные датчики на каждом объекте в системе инвентаризации (упаковка продукта, коробка, поддон, склад грузовика, интернет), каждый компонент мог «общаться» со следующим компонентом в системе. Это развилось в сегодняшние системы управления запасами RFID .
- Мониторинг качества продукции: контроль температуры и влажности скоропортящихся продуктов, таких как мясо, овощи и молочные продукты.
- Мониторинг воздействия, вибрации и температуры бытовой электроники для анализа неисправностей и получения диагностической информации, например, мониторинг вибрации подшипников для обнаружения частотных характеристик, которые могут указывать на неизбежный отказ.
Смотрите также
- «Глубина в небе» — роман Вернора Винджа, 1999 г.
- Клейтроника – материя, способная изменять свои физические свойства программируемым образомСтраницы, отображающие краткие описания целей перенаправления
- Dust Networks – американская компания
- Серая слизь – гипотетический сценарий конца светаСтраницы, отображающие краткие описания целей перенаправления
- Ячеистая сеть – сеть с несколькими связями между узлами
- Нанотехнологии – технологии с характеристиками, близкими к одному нанометру.
- Нейронная пыль – Нервные датчики, используемые в интерфейсах мозг-компьютер
- Prey (роман) – роман Майкла Крайтона, написанный в 2002 году.
- Программируемая материя – материя, которая может изменять свои физические свойства программируемым образом.
- RFID – Электронная технология отслеживания
- Самоперестраиваемый модульный робот – автономные кинематические машины с изменяемой морфологиейСтраницы, отображающие описания викиданных в качестве резерва
- «Алмазный век» — роман Нила Стивенсона, 1995 г.
- Непобедимый - роман Станислава Лема 1964 года.
- Умная камера – система машинного зрения
- Сеть интеллектуальных камер
- TinyOS – операционная системаСтраницы, отображающие описания викиданных в качестве резерва
- Повсеместные вычисления – концепция в программной инженерии и информатике
- Нетрадиционные вычисления – вычисления с использованием новых или необычных методов.
- Утилитарный туман – концепция роя крошечных роботов
- Беспроводная сенсорная сеть – группа пространственно распределенных и специализированных датчиков
Ссылки
- ↑ Больше, чем кажется на первый взгляд . PC Mag. 12 марта 2002 г. Страница 30.
- ^ Розенталь, Маршал М. "Gamebits: Digital Tricks". Игры . Выпуск 160 (т. 24, № 3). Стр. 6. Май 2000.
- ^ «Smart Dust: Краткое описание предложения BAA97-43, POC: Кристофер С. Дж. Пистер» (PDF) . Беркли.edu . Проверено 19 апреля 2018 г.
- ^ "Автономный узел 16 мм/sup 3/ на солнечной энергии для распределенных беспроводных сенсорных сетей - Публикация конференции IEEE". doi :10.1109/ICSENS.2002.1037346. S2CID 17152548.
- ^ "CiteSeerX". psu.edu . Получено 19 апреля 2018 г. .
- ^ Макин, Саймон (8 августа 2016 г.). «"Нейронная пыль" может стать основой для фитнес-браслета для нервной системы». Scientific American . Получено 19 апреля 2018 г.
- ^ "Smart Dust for Space Exploration". Архивировано из оригинала 2017-06-30 . Получено 2010-01-28 .
- ^ "2003 Gartner Hype Cycle on emerging technologies". Gartner . Получено 20 августа 2016 .
- ^ "2013 Gartner Hype Cycle on emerging technologies". Gartner . Архивировано из оригинала 19 августа 2013 года . Получено 14 сентября 2015 года .
- ^ Айер, Викрам; Гейнсбауэр, Ганс; Дэниел, Томас Л.; Голлакота, Шьямнат (2022-03-17). «Распространение ветром беспроводных устройств без батареек». Nature . 603 (7901): 427–433. Bibcode :2022Natur.603..427I. doi :10.1038/s41586-021-04363-9. ISSN 0028-0836. PMID 35296847. S2CID 247499662.
Внешние ссылки
- Как все работает: моты
- Проекты Mote с открытым исходным кодом и операционная система TinyOS от Калифорнийского университета в Беркли
- Переосмысление Интернета вещей. Природный взгляд на облачные коммуникации M2M на основе легких устройств Chirp.
- Проект «Умная пыль» Калифорнийского университета в Беркли
- Информация о коммуникациях с помощью интеллектуальной пыли. Архивировано 19.03.2012 на Wayback Machine.
- Исследовательская группа моряков в Калифорнийском университете в Сан-Диего
- Исследовательские группы SpeckNet, базирующиеся в Шотландии
- Сеть датчиков «В дебрях гор Сан-Хасинто, вдоль крутого каньона, ученые превращают 30 акров [121 000 м 2 ] сосен и лиственных пород в Калифорнии в футуристическое видение изучения окружающей среды. Они связывают более 100 крошечных датчиков, роботов, камер и компьютеров, которые начинают рисовать необычайно подробный портрет этого пышного мира, где обитает более 30 редких и находящихся под угрозой исчезновения видов. Большая часть приборов беспроводная. Устройства размером с колоду карт — известные как пылинки, в честь пылинок...»
- Технологии, за которыми стоит следить: моты
- Молекулярная челночная энергия: интеллектуальные пылевые биосенсоры могут быть меньше песчинки, но у них большой потенциал – мгновенный обзор от Королевского химического общества
- http://www.betabatt.com/ Бетавольтаические батареи размером от 2,5 кубических микрометров и более, срок службы от 10 до 30 лет.