Тысячи сенсоров, которые видят, слышат и чувствуют окружающую их среду, могут общаться друг с другом и передавать информацию на огромные расстояния -- концепция умной пыли давно будоражит ученых и разработчиков по всему миру. Россия -- не исключение.
«Это наш гараж, все самое великое рождается в гаражах!» -- с ноткой иронии рассказывает корреспонденту Infox Леонид Восков, профессор кафедры вычислительных систем и сетей Московского государственного института электроники и математики. Гаражом он называет лабораторию кафедры, где он и его коллеги разрабатывают решения, основанные на технологии, которая уже в ближайшем будущем станет столь же обычной, сколь сейчас обычна мобильная связь.
«Сами того не зная, -- продолжает профессор, -- мы уже находимся в сенсорных сетях. Ведь у каждого есть сотовый телефон – это сенсор, который всегда при нас».
Вездесущие сенсоры
Впрочем, сенсорные сети, которые разрабатываются в лаборатории, и работают иначе, и предназначение имеют другое, нежели мобильная связь. Минимальная ячейка сети – миниатюрный контроллер, к которому можно подключить практически любой сенсор: видеокамеру, микрофон, датчик движения, влажности и прочее. Микроконтроллер снимает показания с сенсора и передает их на управляющий модуль, которым может быть такой же, но более крупный контроллер либо персональный компьютер. Там информация анализируется и передается дальше: либо к оператору, который примет решения о дальнейших действиях, либо к программе, которая вместо человека будет принимать решение.
«Например, можно установить где-нибудь такие элементы и наблюдать либо за охранной обстановкой, либо за пожарной, либо собирать какие-то данные с медицинских датчиков, либо охранять окружающую среду, -- объясняет Михаил Комаров, один из разработчиков сенсорных сетей. -- Эти элементы могут самоорганизовываться. То есть мы выбрасываем на улице штук десять их или сто, и они в течение одной секунды формируют сенсорную сеть».
«Организуются в сеть» -- значит, моментально устанавливают связь между собой, причем в произвольной последовательности. Одно из главных преимуществ сенсорных сетей в том, что один сенсор может связаться с другим сенсором или управляющим модулем как напрямую, так и через своих «собратьев». Выход из строя одного или нескольких элементов не в состоянии критически повлиять на работу всей сети. С помощью модулей, подобных тем, что разрабатываются в лаборатории МИЭМа, можно, в том числе, организовать беспроводную связь в группе людей, практически не ограниченной по количеству участников – главное, чтобы каждый из сенсоров был в зоне досягаемости хотя бы двух других элементов сети.
Вообще же, сценариев, в которых могли бы быть рационально использованы сенсорные сети, великое множество: от наблюдения за состоянием виноградника (влажность, температура, зрелость, наличие вредоносных насекомых) до полноценной системы обеспечения безопасности, которая сможет контролировать буквально все: от наличия нарушителей в подконтрольной зоне до мониторинга атмосферы на предмет радиации и ядовитых веществ. В идеале же в будущем сенсорами будет оборудовано все -- от городских зданий и автомобилей до тела человека.
Крупная пыль
Пока «пылинки» из «умной пыли» если и напоминают традиционную пыль, то только если смотреть на них с очень большого расстояния. Хотя маленькие коробочки микроконтроллеров уже достаточно миниатюрны, чтобы широко использоваться. Но это, как обычно, лишь начало пути.
«Американские физики открыли, что нанотрубка резонирует с радиополем, -- рассказывает Леонид Восков. -- На базе этого они построили приемник, который может принимать сигналы извне на частоте порядка 300-400 мегагерц, то есть радиодиапазон трубки можно настраивать. Трубка служит и антенной, и приемником. Следующая задача для сенсорных сетей в перспективе – это их внедрение на микро- и наноуровне. В организм человека, в здание, в сооружение и так далее. Я думаю, десять лет – максимальный срок, когда нанотехнологии с нанопередатчиками войдут в повседневную жизнь, причем так стремительно, что мы обернуться не успеем, как будем в этих сенсорных сетях».
