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So erklären Sie, was Smart Dust ist. „Smart Dust“: So funktioniert der kleinste Computer, Michigan Micro Mote. Was ist in Russland?

IPLIT RAS und das Labor für intellektuelle Forschung „LINTECH“ entwickeln sich verteilte Sensornetzwerktechnologie(RSS). Er spricht darüber, wie realistisch es für unser Land ist, einen beispiellosen Entwicklungssprung in der RCC-Industrie zu machen. Generaldirektor LLC „LINTECH“ Juri Aurenius.

Leider gibt es strategisch wichtige Bereiche des technologischen Fortschritts, in denen Russland in den Perioden der Perestroika, des Chaos der 90er Jahre und der Herstellung politischer Stabilität zu Beginn des 21. Jahrhunderts hoffnungslos hinter dem Westen und dem schnell wachsenden Potenzial von zurückblieb die asiatischen Tiger.

Zu diesen Wissenschaftsbereichen zählen Mikroelektronik, technische Kybernetik, Robotik und viele andere Bereiche, die die Grundlage für den Übergang der Volkswirtschaften der Länder zur Industrie der 5. technologischen Ordnung bilden. Besonders hervorzuheben ist die Entwicklung der Telekommunikations- und Kommunikationstechnologien, von der die Wirksamkeit des Managements und die Qualität der Kontrolle abhängt die wichtigsten Objekte Produktion sowie der gesamte Komplex der sogenannten Nationale Wirtschaft.

Es ist erwähnenswert, dass die Standards Wi-Fi und Bluetooth, die wir als die fortschrittlichsten und effektivsten Kommunikationsmittel betrachten, bei weitem nicht die modernsten und zuverlässigsten sind. Weltweit gelangen immer mehr in den Masseneinsatz. Verteilte Sensornetzwerke (DSNs), bereit, als „Smart Dust“ zu arbeiten – organisieren Sie sich selbstständig in einem einzigen intelligenten Netzwerk und steuern Sie Wohnungen, Wohngebäude, ganze Städte und sogar Kontinente basierend auf Tausenden von Zielparametern.

Sie sind zehnmal zuverlässiger als bestehende drahtlose Netzwerke ermöglichen die Schaffung von Systemen zur automatischen Lösung einer Vielzahl lebenswichtiger Aufgaben praktisch ohne menschliches Eingreifen. Es bestehen auch heute noch Chancen, diese technologische Lücke zu schließen und Russland in den letzten Waggon des abfahrenden Zuges fortschrittlicher Innovationen im Bereich der drahtlosen Telekommunikation zu drängen.

Das vielversprechendste Projekt zur Entwicklung heimischer Chips des ZigBee-Standards Und Software für ihren aktiven Einsatz in Diverse Orte Man kann das Team des Instituts für Laser und Laser nennen Informationstechnologien RAS (Shatura) und das Labor für intellektuelle Forschung „LINTECH“. Der Generaldirektor von LINTECH LLC spricht darüber, wie realistisch es für unser Land ist, einen beispiellosen Entwicklungssprung in der RCC-Industrie zu machen. Juri Aurenius.

─ Yuri, sagen Sie uns, wie man an den Fingern sagt, was ist die Besonderheit dieser Technologie? Sensornetzwerke klingen ein bisschen nach Science-Fiction ...

─ Es wäre besser, wenn Ihnen unser technischer Direktor Igor Voronin sagen würde, dass er einer der führenden Experten in Russland im Bereich RCC ist. Sensornetzwerke haben viele Funktionen und Vorteile. Es gibt vielleicht zwei Hauptgründe: Zufällig angeordnete Sensornetzwerkmodule organisieren sich sofort unabhängig voneinander zu einem einzigen Netzwerk. Und das zweite ist, dass Wi-Fi und Bluetooth mit „Star“-Technologie aufgebaut sind – das heißt, ein Punkt verteilt an alle Netzwerkeinstellungen und andere „untergeordnete“ Geräte werden daran angeschlossen, und das Netzwerk nach dem ZigBee-Standard kann zu einem gemischten Netzwerk werden, das selbst zu einer Struktur mit zufälligen Verbindungen geformt wird. Das Sensornetzwerk ist MESH. Optisch stellt es keinen Stern dar („Punkt-Mehrpunkt“), sondern ein Fischernetz – also Jedes Element eines solchen Netzwerks interagiert mit vielen benachbarte Elemente, wodurch die notwendige Verbindung hergestellt wird. Dies sorgt für eine deutlich höhere Zuverlässigkeit der Datenübertragung. Je mehr Teilnehmer es gibt, desto zuverlässiger ist die Datenübertragung. Das Netzwerk kann bis zu 40 % der aktiven Geräte verlieren, während seine Grundfunktionalität erhalten bleibt. Der Anwendungsbereich ist praktisch unbegrenzt – von gewöhnlichen Haushaltsgeräten bis hin zu ernsthaften Überwachungs- und Lebenserhaltungssystemen.

Die Verbindung von Modulen desselben Standards zu einem Netzwerk ist jedoch nicht die schwierigste Aufgabe. Dies geschieht automatisch. Aber jedes dieser Netzwerke hat unterschiedliche Anforderungen – einige müssen häufig Daten von Punkten zur Zentrale übertragen, andere – einmal pro Stunde, andere übertragen garantiert Daten mit einer bestimmten Dauer und wieder andere haben möglicherweise die Aufgabe, sich einmal einzuschalten Ein Jahr lang während eines Brandes Daten übertragen und den Rest der Zeit „schlafen“ – die maximale Netzwerkleistung sollte ohne Batteriewechsel gewährleistet sein. Verschiedene Aufgaben werden durch unterschiedliche Netzwerkanforderungen gelöst. Dadurch entstehen unterschiedliche Protokolle und Algorithmen für das Zusammenspiel der Netzwerkkomponenten – wie man für alle Sensoren gleichzeitig „aufwacht“, Informationen übermittelt und dann wieder einschläft, um in diesem Fall keine kostbare Energie zu verschwenden. Oder im Gegenteil, nach welchem ​​​​Schema sie eingeschaltet und in den Ruhezustand versetzt werden müssen, um sicherzustellen, dass Daten erfasst und an den zentralen Datenerfassungs- und -verarbeitungsknoten übertragen werden.

Das Netzwerk besteht aus Knoten – den sogenannten. Verschwender Jeder Knoten ist ein Software- und Hardwaregerät, bei dem es sich um einen Transceiver, einen Hauptchip (Mikroprozessor), der Befehle verarbeitet, eine moderne autonome Stromversorgung und eine Art Sensor handelt. Falls Sie es nicht wissen: Ein Sensor ist auf Russisch ein Sensor. Jeder dieser Knoten kann mit mehreren verbunden werden verschiedene Sensoren. Je mehr Sensoren wir an einen Knoten anschließen, desto mehr unterschiedliche Parameter können wir messen, gleichzeitig steigt aber auch der Batteriestromverbrauch. Sensoren sind in der Regel Standard. Dabei handelt es sich um Messungen von Temperatur, Druck, Luftfeuchtigkeit, Beleuchtung, Vibration, Lärm, Position im Raum (Neigungsmesser), Drehzahl (Encoder), Strahlung, Kohlenmonoxid (CO/CH). Neben Sensoren können auch gesteuerte Aktoren eingebaut werden. Dann beginnt jeder Netzwerkknoten zu arbeiten als „ Intelligentes Haus- sammelt die notwendigen Informationen und übermittelt sie zur Verarbeitung, empfängt dann ein Steuersignal „von der Zentrale“ und gibt es zur Verarbeitung an den Aktor weiter. Und keine Bedenken oder Zweifel an der Zuverlässigkeit des Systems.

Sensoren können auch speziell konstruiert werden. In diesem Fall steigen die Kosten des Knotens jedoch stark an. In der Regel werden Dutzende von Knoten zum Aufbau eines Netzwerks verwendet, wobei versucht wird, Standardsensoren zu verwenden. Sie sind durch die Massenproduktion günstiger, reparierbar oder schnell austauschbar – Hauptsache, sie erfüllen die geforderten Parameter. Das Netzwerk verfügt über Koordinatoren – intelligentere Mote, die die Grundfunktionen der Netzwerksynchronisierung ausführen; wenn sie eingeschaltet sind, fragen sie alles ab verfügbare Geräte und ein Netzwerk um sie herum aufbauen. Es gibt Zwischenknoten – Repeater oder Router. Und die dritte Ebene sind Endgeräte. An ihnen sind die Sensoren befestigt. Durch Repeater wird ein Netzwerk aufgebaut, über das die gesammelten Daten in Paketen übertragen werden und alle an einen einzigen Sammelpunkt fließen. Der Abstand zwischen Geräten beträgt derzeit in der Regel nicht mehr als 100 Meter. Obwohl Chips bereits entwickelt und im Handel erhältlich sind, kommunizieren sie über eine Entfernung von bis zu 1 km miteinander. Allerdings müssen Sie gleichzeitig verstehen, dass die Übertragung des Signals über eine größere Entfernung zu einem höheren Batterieverbrauch führt und das Netzwerk schneller Energie verbraucht. Für Sensornetzwerke gibt es spezielle Betriebssysteme – das ist TinyOS, und die gesamte Entwicklung erfolgt meist in der Sprache C, unter analoge Betriebssysteme Linux.

─ Wow! Es stellt sich heraus, dass es mit Hilfe eines solchen Netzwerks möglich ist, riesige Räume zu kontrollieren?

─ Sonst! Wenn Sie beispielsweise 64.000 Chips im Abstand von 1 Kilometer platzieren, liegen der erste und der letzte Chip wieder im Abstand von 1 km. Denn auf diese Weise werden wir den gesamten Globus umrunden. Zwar hat noch niemand solche globalen Experimente durchgeführt, aber in England wird beispielsweise bereits ein Sensornetzwerk zur Steuerung der Straßenbeleuchtung eingesetzt.

─ Haben Sie bereits etwas, das Sie anhand eines praktischen Beispiels zeigen können?

─ Heute haben wir bereits mehrere Projekte im Testbetrieb. Zum Beispiel ein Projekt im Bereich Industrieüberwachung. Auf dem Gebiet von Shaturskaya GRES Nr. 5 wurde ein RSS-Netzwerk eingesetzt, um die Wärmekontrolle an der Rezirkulationsleitung der Förderpumpen der Blöcke Nr. 1–6 durchzuführen. Die Rohrleitungstemperatur im Untersuchungsgebiet beträgt im Normalzustand 230 °C. Die Messgenauigkeit beträgt 5–10 Grad, die Messung erfolgt alle 10 Sekunden. Eine solche technologische Überwachung ist nicht nur in Energieunternehmen, sondern auch in Fernkesselhäusern, elektrischen Schaltanlagen und in der Chemieproduktion möglich, da RSS Vorteile bieten: schnelle Installation, Einfachheit und Wartungsfreundlichkeit.

Wir legen großen Wert auf den Einsatz von Sensornetzwerken im Wohnungs- und Kommunaldienstleistungssystem. Wir entwickeln bereits in mehreren Städten und Bauerndörfern in der Region Moskau. Ich halte diese Entwicklungsrichtung für die vielversprechendste, vielleicht zusammen mit Alarm- und Sicherheitssystemen. Offensichtlich kann mit Hilfe des RSS eine Aufzugs- und technische Überwachung aller städtischen Wohnungsbau- und kommunalen Dienstleistungssysteme sowie die Organisation der Verwaltung aller Systeme durchgeführt werden technische Geräte Wohn- und Verwaltungsgebäude, Erfassung der für die Rechnungsstellung notwendigen Daten von Messgeräten, alle Arten von Alarmsystemen (Einbruch, Feuer) und Sicherheit (Panikknöpfe, Schlüsselanhänger) usw. wurden implementiert. Es ist sehr wichtig, dass das hauseigene Engineering-System, basierend auf dem PSS, im Falle eines Unfalls oder einer Leckage hilft, das Dreiwegeventil automatisch absperrt und gleichzeitig den diensthabenden Disponenten über den Ort der Leckage informiert und so verhindert Notaustritt von Wasser aus der Rohrleitung. Es ist auch möglich, die Belüftung – Luftfeuchtigkeit und Temperatur in den Räumen – zu steuern. Wenn diese Systeme gut funktionieren, die Verluste minimal sind und die Einstellungen für jeden Benutzer flexibel sind, führt dies alles zu niedrigeren Tarifen, Zinsen von Versicherungsgesellschaften usw. ...

Medizin– Fernüberwachung von Patienten. Es ist geplant, ein Patientenüberwachungssystem in der Abteilung für Funktionsdiagnostik von MONIKI einzusetzen. Patienten im Krankenhaus tragen Sensoren – in Form eines Armbandes – um Druck, Temperatur und Herzaktivität zu messen. Sie übermitteln Daten an einen zentralen Server, wo der behandelnde Arzt über den XBee-Recorder Informationen über den Zustand des Patienten erhalten kann. Für einige Patientenkategorien ist es möglich, kostenpflichtige medizinische Beobachtungsdienste anzubieten, beispielsweise zu Hause. In diesem Fall wird das PCC-Kit so installiert, dass das an den Patienten ausgegebene Gateway mit dem Datenspeicherserver verknüpft wird. Der Patient kann sich bewegen, während er innerhalb der Reichweite des zentralen Datenerfassungspunkts bleibt. Im Falle eines kritisch gefährlichen Zustands des Patienten geht das Alarmsignal dann an den zentralen Server, das Alarmsignal wird verarbeitet und an Spezialisten weitergeleitet und vollständige Daten über den Patienten werden angezeigt, damit der behandelnde Arzt Entscheidungen darüber treffen kann notwendige Maßnahmen.

Gemeinsam mit Rosatom begannen wir, uns mit der Frage der Strahlungsüberwachung nukleargefährdender Anlagen zu befassen. Es werden Möglichkeiten, Perspektiven und Probleme des Einsatzes von RSS für ein System zur Überwachung des Zustands von Gebäuden bestehender Forschungskernanlagen (RNI) und anderer nukleargefährdender Anlagen erforscht. Das RSS wurde in einem Teil der Gebäude des Forschungsinstituts des Kernforschungsinstituts in Dimitrovgrad eingesetzt und eine Untersuchung des Verhaltens des Systems unter realen Bedingungen durchgeführt. Probleme der Systemzuverlässigkeit bei erhöhter Hintergrundstrahlung, Probleme bei der Ausbreitung von Funksignalen zur Kommunikation von RSS-Knoten bei Vorhandensein von Hindernissen in Form von Strukturen aus „schwerem“ Beton, die beim Bau von strahlen- und nukleargefährdenden Gebäuden verwendet werden auch untersucht.

Die Russische Eisenbahn entwickelt ein System zur Temperaturregelung eines Radsatzes. Mithilfe von RSS kann dieses Problem auf kostengünstigere und zuverlässigere Weise als derzeit gelöst werden, indem die Temperatur diskret gemessen wird, während ein elektrischer Zug den KTSM-Datenerfassungspunkt passiert. Die Versuchszone wird wie geplant im Kurovskaya-Depot eines elektrischen Nahverkehrszuges errichtet. Während der Fahrt erhält der Fahrer in Echtzeit Informationen über die Temperatur des Radsatzes. Es wird auch möglich sein, die gesammelten Daten in einer zentralen Datenbank zu speichern, auf die der Bahnhofsbeamte am Bahnhof zugreifen kann, an dem der elektrische Zug vorbeifährt.

Es besteht Interesse an unseren Systemen im Bauwesen – Überwachung von Setzungen und Abweichungen von Gebäuden und Bauwerken. Potenzieller Kunde – „Rosstroy“. In naher Zukunft ist geplant, ein verteiltes Überwachungssystem für Gebäude und Bauwerke auf Basis von RSS zu schaffen, um Setzungswerte, Abweichungen von der Vertikalen und Rissöffnungen in der Bauzone zweier in der Region Moskau bestehender Gruben in Echtzeit zu überwachen Datenausgabe an einen zentralen Server und Veröffentlichung im WEB.

Logistik – Kontrolle über den Warenverkehr. Für automatisierte Logistikkomplexe ist es möglich, die Erfassung von Daten über die Bewegungswege von Funkgeräten mit einer eindeutigen Kennung zwischen und innerhalb von Lagern mit Positionierung relativ zu Datenerfassungspunkten und Speicherung von Informationen auf einem zentralen Server zu organisieren. Innerhalb dieser Richtung, mit Massenverteilung Touch-Technologien Wir können auch Informationen über Produktvertriebsströme, das Management von Marketinginitiativen usw. generieren.

Es ist derzeit unmöglich, alle Implementierungsprojekte aufzulisten. Lassen Sie mich noch einmal darauf hinweisen, dass das Anwendungsspektrum von Sensornetzwerken sehr breit ist ... Heute haben wir mindestens 20 verschiedene Bereiche abgedeckt und die Arbeit in diese Richtung ist im Gange. Lösungen für das Ministerium für Notsituationen, Bergleute, Industrieunternehmen, das Bildungssystem ... sind auf dem Weg.

─ Sie entwickeln also auf der Grundlage unseres Laserinstituts eine russische Version von Geräten für Sensornetzwerke?

─ IPLIT RAS arbeitet mit Sensornetzwerken im Hinblick auf die Entwicklung und Untersuchung ihrer verschiedenen Eigenschaften. Da die Chips alle in Amerika entwickelt und in China hergestellt werden, sind wir in Russland durch die Mikroprozessorbasis, die wir kaufen können, begrenzt. Nun, oder alternativ nehmen Sie es in der Tasche aus dem Ausland mit. Es gibt vorerst keine andere Möglichkeit. Und wir untersuchen Netzwerke im Hinblick darauf, wie wir sie so lange wie möglich betriebsbereit machen oder sicherstellen können, dass das Signal garantiert zuverlässig durch die Netzwerke geleitet wird, und wie wir den Weg von Paketen mit Daten so schnell wie möglich gestalten können . Die Synergien einer solchen Partnerschaft sind sehr vielversprechend.

─ Liegt die russische Wissenschaft in diesem Bereich weit hinter ihren ausländischen Kollegen zurück?

─ In der Kommerzialisierung und praktischen Entwicklung sind wir noch sehr weit von dem Potenzial entfernt, das in den Forschungszentren Japans, der EU und der USA bereits vorhanden ist. In wissenschaftlicher Hinsicht hat sich in Russland mittlerweile eine ziemlich starke Schule mit eigenen, einzigartigen Entwicklungen gebildet. Heute veröffentlichen wir die Ergebnisse sogar in führenden internationalen wissenschaftlichen Fachzeitschriften – es gibt Fortschritte. Jetzt geht es vor allem darum, einen billigen und „richtigen“ Motor in Massenproduktion zu finden, und das wird ein Durchbruch in der Technologie sein. Zum Beispiel alles Haushaltsgeräte Sie können mit der Ausstattung solcher Sensornetzwerkelemente in Staubsaugern, Waschmaschinen, Fernsehern usw. beginnen. Setzen Sie Sensornetzwerke mit Temperatursensoren ein, die auf 300–400 Grad eingestellt sind... Sensoren, die in Haushaltsgeräten in allen Wohnwohnungen angebracht sind, melden über das Netzwerk viel früher als der Bewohner der Wohnung selbst einen Brand im Schrank einer bestimmten Wohnung an die Zentrale ... (besonders wenn er nicht zu Hause ist) . Sie können den Sensor in den Fernseher stecken oder Musik Zentrum und während eines Notfalls wird dieses Gerät verwendet, um über den Notfall zu kommunizieren. Und diese Informationen werden adressierbar sein – jeder Chip hat seine eigene MAC-Adresse im Netzwerk, seine Verbindung mit anderen Chips und Gateways zum Sammeln und Verarbeiten von Daten bestimmt praktisch seinen Standort. In der Massenproduktion sollten diese Netzwerkelemente einen Cent kosten und ihre Funktionen wie „Smart Dust“ erfüllen.

─ Im Allgemeinen besteht Ihr Ziel darin, diese Technologie zur Verbraucherperfektion zu bringen ...

─ Ja – die gesamte Infrastruktur, Software, Sensoren und natürlich die Chips selbst zu entwickeln, die zur Kategorie der kritischen Technologien gehören und für deren Herstellung keine Lizenz erworben werden kann. Und wenn wir die gesamte Linie entwickeln – sowohl Schnittstellen als auch verschiedene Sensoren und Datenaustauschalgorithmen – dann werden wir in der Lage sein, vollwertige vorgefertigte Steuerungs- und Überwachungssysteme zu produzieren, in den Markt einzutreten, auch den globalen, und Dienstleistungen zu schaffen.

─ Sagen Sie uns, in welchem ​​Stadium befindet sich das Projekt jetzt? Soweit ich weiß, ziehen Sie jetzt nach Skolkowo ...

─ Während wir reine Wissenschaft hatten. Ende letzten Jahres haben wir uns um einen Aufenthalt bei der Skolkovo-Stiftung beworben, eine positive Entscheidung erhalten und sind seit Frühjahr 2013 vollwertige Bewohner des Innovationszentrums. Skolkovo ist eine Gelegenheit, Finanzmittel anzuziehen, ein Projekt bis zur Kommerzialisierung zu entwickeln und einen anständigen Status zu erlangen. Mit unserem eigenen Geld schaffen wir das nicht. Heute durchlaufen wir die Phase des Aufbaus von Prototypenlösungen, der Bildung von Experimentierzonen, der Verarbeitung von Forschungsergebnissen sowie der Fertigstellung und Patentierung unserer Erfindungen.

─ Wann erreichen Sie planmäßig die kommerzielle Umsetzung?

─ Ich denke bis Ende nächsten Jahres.

─ Wie viel wurde bereits in das Projekt investiert?

─ Ungefähr 15 Millionen.

─ Dollar?

─ Nein, Rubel. Jetzt planen wir, externe Investitionen anzuziehen, um unsere Arbeit an der Erzielung eines kommerziellen Ergebnisses fortzusetzen. Wir sind zu 100 % von unserem Erfolg überzeugt.

─ Was muss getan werden, um billigen „Smart Dust“ zu erzeugen? Haben Sie einen Plan, Technologie kostengünstig zu machen?

─ Hier gibt es nur ein Rezept – Massennachfrage. Ein Chip für die Forschung kostet heute mehr als 30 Dollar, selbst die ersten 100 Chips kosten bereits 1.800 Dollar, es liegt auf der Hand, dass Millionen nicht mehr als 1–2 Dollar kosten sollten. Dann wird die Zeit für „Smart Dust“ kommen.

─ Ist es für die Massenproduktion notwendig, eine Serienanlage zu schaffen?

─ Zuerst müssen wir die Elementbasis und die Hardware-Infrastruktur der Technologie erstellen. Wir stehen in Kontakt mit Russisches Unternehmen ITFY, das uns CAD für die Entwicklung mikroelektronischer Komponenten zur Verfügung stellen wird. Kollegen von ITFY unter der Leitung von Firmenpräsident Leonid Svatkov haben gemeinsam mit der IBM Corporation das ITFY-Projekt speziell für Russland ins Leben gerufen, das das „Electronic Technology Center“ (CET) eröffnete – für eine umfassende Infrastrukturlösung für die gemeinsame Entwicklung von Chips und Leiterplatten basierend auf der IBM Hardware- und Softwareplattform. Die Gründung des Zentrums für elektronische Technologien (CET) wurde auf der SPIEF-2012 angekündigt.

─ Welches Produktionsvolumen ist geplant?

─ Das ist schwer zu sagen... Wi-Fi-Technologie und Bluetooth steckt heute in jedem Mobiltelefon und wird millionenfach produziert und verkauft. Wir konzentrieren uns auf die gleiche Abdeckung mit unserem Netzwerk. An Handys Wir tun nicht so, aber los geht's Haushaltsgeräte, Autos, Spielzeug, Konsolen, Computer und mehr können die gewünschte Abdeckung bieten. Damit das Projekt profitabel ist, ist der Eintritt in den Weltmarkt notwendig. Wenn wir das Projekt jetzt richtig starten und keine Probleme mit der Finanzierung haben, dann werden in 5 Jahren Sensornetzwerke überall sein.

─ Warum Skolkowo?

─ Skolkovo bietet alle Voraussetzungen für die aktive Entwicklung von Projekten, die man bekommen kann Geldmittel für Forschung und Entwicklung. Wir verhandeln bereits mit einer Reihe namhafter Venture-Fonds über die Möglichkeit, Venture-Investitionen für das Projekt zu gewinnen. In Zukunft werden wir mit namhaften Weltmarktführern auf diesem Gebiet Kontakt aufnehmen, um ein gemeinsames Produktionsunternehmen zu gründen. Große Investoren verstehen, dass man ein anständiges kommerzielles Ergebnis erzielen kann, wenn echtes Interesse besteht und man in eine vielversprechende Technologie investieren kann. Skolkovo verfügt über alle Möglichkeiten, eine Finanzierung und umfassende Unterstützung für das Projekt zu erhalten. Daher ist die Atmosphäre dort sehr freundlich.

─ Ich verstehe. In Skolkovo werden Sie Ihre wissenschaftlichen Entwicklungen abschließen, Chips entwerfen, dann einen Investor finden, die Chips in China stempeln, Software für verschiedene Sensornetzwerkaufgaben erstellen und schließlich fertige Produkte erstellen – für das Ministerium für Notsituationen, Feuerwehrleute usw.?

─ Das Stanzen eigener Bauteile ist noch eine Aufgabe der Zukunft. Heute geht es vor allem um die Entwicklung verschiedener Netzwerkalgorithmen, die Lösungen für verschiedene technische Probleme bieten, die Entwicklung von Datenaustauschprotokollen, Schnittstellen, verteilten Datenerfassungssystemen und Berechnungen. Unsere Entwicklungen sind in jedem Netzwerk mit einem anerkannten Standard anwendbar. Lassen Sie sie daher zunächst in der ersten Phase alles in China prägen, Netzwerke auf der ganzen Welt bilden und die Netzwerke unsere Interaktionssoftware verwenden, um die zugewiesenen Aufgaben auszuführen. Obwohl Problem vollständiger Satz aus einer Hand wäre auch schön und ich denke, dass wir in Zukunft dazu kommen werden.

─ Und das alles ist in den nächsten zwei bis drei Jahren geplant?

─ Ja...wir haben Pläne für nur ein paar Jahre. Das Wichtigste ist natürlich die Finanzierung. Aber wir bleiben nicht stehen ... Eine Reihe großer Venture-Fonds interessieren sich bereits aktiv für unser Projekt, denn die Sensornetzwerktechnologie ist kommerziell eine der vielversprechendsten, man könnte sagen eine globale Leistung.

─ Woher bekommst du das Filmmaterial? Soweit ich weiß, gibt es einen Mangel daran.

─ Hochqualifiziertes Ingenieurspersonal ist immer schwer zu finden; wir schauen in die Regionen – dort gibt es noch kluge Köpfe und echte Talente. Heute interessieren sich mehrere Forschungsinstitute für das Thema Sensornetzwerke – wir werden auch mit ihnen zusammenarbeiten.

─ Technologische Basis – in diesem Laserforschungsinstitut?

─ Wir freuen uns auf eine für beide Seiten vorteilhafte Partnerschaft mit IPLIT RAS... Der Entwickler, der diese Richtung am Institut leitet, Leiter der Informationstechnologieabteilung Igor Voronin, ist auch technischer Direktor von LINTECH. Es ist eine sehr produktive Partnerschaft geworden. Und mit dem Hauptbüro für Entwicklung ziehen wir nach Skolkovo.

─ Sie sagen, dass es sehr schwierig sei, dorthin zu gelangen. Sogar Bestechungsgelder sind nötig...

─ Ich persönlich weiß nicht, ob es möglich ist, gegen Geld nach Skolkowo zu kommen. Er selbst hat in den letzten 2 Jahren aktiv an 3 innovativen Projekten teilgenommen – alle sind mittlerweile Bewohner der Stiftung. Ein Unternehmen entwickelt aktiv Software, mit der Sie automatisch vorgefertigte 3D-Modelle aus Panorama- oder Kugelaufnahmen erhalten können. Übrigens haben wir auch den Einsatz von Touch-Lösungen vorgeschlagen, um diese Arbeit deutlich zu optimieren. Andere Projekte beziehen sich beispielsweise auf die Technologie des Farb- und Lackauftrags... Es stellte sich heraus, dass dies auch ein vielversprechendes Thema ist. Die Richtungen sind völlig unterschiedlich...

Meiner Meinung nach wurde in Skolkowo das Richtige geschaffen Expertensystem umfassende Bewertung einzigartiger Ideen und Entwicklungen. Wenn Sie es geschafft haben, die Grundprinzipien Ihrer Idee klar zu vermitteln und die Entwicklung in den bestehenden Rahmen des Innovationszentrums passt, erhalten Sie Aufenthaltsstatus und Arbeit.

─ Wollen Sie sagen, dass jeder russische Entwickler einer vielversprechenden Technologie, der eine klare Strategie und ein fertiges Team für deren Umsetzung hat, tatsächlich nach Skolkovo gelangen kann?

─ Wenn Sie eine Idee haben, die Sie für brillant halten, und alle Schritte zur Entwicklung, Umsetzung und Erzielung eines Gewinns klar verstehen – kommen Sie und lassen Sie uns reden ... Solche Projekte übernehme ich einfach – ich formalisiere die Idee entsprechend internationale Standards Ich bearbeite das Projekt aus Investitions- und kommerzieller Sicht und bewerbe es dann in Technologieparks, Gründerzentren und Investmentfonds. Und das ist vielleicht nicht nur Skolkovo. Heutzutage gibt es viele Interaktionsaufgaben. Selbst innerhalb desselben Clusters wissen einige Entwickler manchmal nicht, was andere tun ... und es kommt vor, dass sie ideale Partner sind, die ein enormes Synergiepotenzial verlieren.

─ Welche Korruptionsskandale gab es in Skolkowo? Es gab ein Gerücht, dass sie sogar das gesamte Projekt begraben wollten...?

─ Dies hatte keinen Einfluss auf die Aktivitäten innovativer Unternehmen. Während wir arbeiten, arbeiten wir weiter. Wir haben genug von unseren eigenen Eindrücken. Und Skolkowo hat trotz all der neidischen Schadenfreude seiner Groller heute einen zweiten Wind bekommen und setzt seine mühsame Arbeit zur Förderung der heimischen Innovationsindustrie fort ...

Ein Mikroroboter ist ein Mechanismus, dessen Größe in Millimetern oder sogar Mikrometern gemessen wird. Ein einzelner Mikroroboter ist, wie eine einzelne Ameise, praktisch zu nichts fähig. Viele von ihnen werden jedoch, wenn sie an einem Ort gesammelt werden, zu einer Familie von Milliarden tropischer Ameisen, die alle Lebewesen auf ihrem Weg zerstören. Die vereinte Kraft vieler schwacher Kreaturen kann das Konzept des „intelligenten Staubs“ zum Leben erwecken, der streng genommen der Geschichte „Unbesiegbar“ von Stanislav Lem entlehnt ist und bis vor kurzem als eine Frage der fernen Zukunft galt (siehe „Wissenschaft und Leben“) ” Nr. 11, 1998. ). Ein von mögliche Wege Seine vom amerikanischen Militär erfundene Anwendung besteht darin, feindliche Panzer zu besiegen: Eine Wolke aus Mikrorobotern, die eine Ladung tragen, umhüllt ein gepanzertes Fahrzeug und explodiert. Roboter können aber auch friedliche Aufgaben übernehmen, zum Beispiel mit Hilfe von Mikrosatellitenschwärmen den erdnahen Weltraum erkunden.

Dies wirft ein schwieriges Problem auf: Wie können mehrere Mechanismen gleichzeitig gesteuert werden? „Stellen wir uns vor, dass Zehntausende Roboter von einem Zentrum aus gesteuert werden müssen“, sagt Doktor der technischen Wissenschaften Igor Kalyaev vom Forschungsinstitut für Multiprozessor-Computersysteme am Taganrog State Radio Engineering Institute. „Es sollte einen leistungsstarken Supercomputer geben, der dazu fähig ist.“ Verfolgen Sie die Position jedes Roboters und geben Sie ihm Anweisungen. Dies erfordert viel Zeit und ist außerdem sehr unsicher: Das Kontrollzentrum kann ausfallen. Es ist viel einfacher, jedem Roboter die Möglichkeit zu geben, die Aktion anzunehmen unabhängige Entscheidungen und koordinieren ihre Aktionen mit den Aktionen ihrer Nachbarn.“

Forscher aus Taganrog haben ein mathematisches Modell entwickelt, um zu verstehen, wie Wolken von Mikrorobotern gesteuert werden sollten, damit sie sich gleichzeitig auf verschiedene Ziele zubewegen. Diese Arbeit wurde auf dem Internationalen Symposium über Mikroroboter, Mikromaschinen und Mikrosysteme vorgestellt, das vom 24. bis 25. April dieses Jahres in Moskau am Institut für Probleme der Mechanik der Russischen Akademie der Wissenschaften stattfand.

Der von einheimischen Forschern erfundene Aktionsalgorithmus ist wie folgt. Zunächst bilden die Roboter eine einzige Wolke. Ihm werden die Koordinaten der Ziele mitgeteilt. Jeder Roboter, der seine Koordinaten und die Koordinaten der Ziele kennt, wählt das nächstgelegene Ziel aus und entscheidet, ob er sich darauf zubewegt. Dazu findet er heraus, wie viele Roboter dieses Ziel bereits erreicht haben. Reicht ihre Zahl aus, beginnt er mit der Suche nach einem anderen Ziel oder bleibt in Reserve. Wenn nicht, beschließt es einen Angriff und benachrichtigt seine Nachbarn darüber. So zerfällt die Wolke sehr schnell in Fragmente, Cluster, die sich ihren Zielen nähern.

„Der Clustering-Prozess muss regelmäßig wieder aufgenommen werden“, stellt Igor Kalyaev klar. „Dies ist notwendig, um Veränderungen in der Betriebssituation zu berücksichtigen. Wenn beispielsweise ein Roboter aus dem Spiel ausscheidet, muss die Cloud dies erfahren und schnell ersetzen.“ es mit einem Backup-Gerät. Ebenso müssen Änderungen an den Koordinaten des Ziels berücksichtigt werden – es könnte sich zu weit von einigen Robotern im Cluster entfernen. Das bedeutet, dass zusätzliche Kräfte dorthin gebracht werden müssen.“

Computersimulationen haben gezeigt, dass der vorgeschlagene Ansatz sehr effektiv ist und der Entscheidungsalgorithmus für Mikroroboter so einfach ist, dass er problemlos in die kleinen elektronischen Gehirne dieser Miniaturkreaturen implementiert werden kann. Darüber hinaus erweist sich das gesamte Verfahren als äußerst flexibel und kann sowohl den Verlust von Mikrorobotern als auch Verhaltensänderungen von Zielen schnell berücksichtigen.

Heute, zu Beginn des 21. Jahrhunderts, ist die Zeitspanne zwischen der Entstehung einer Theorie und ihrer Umsetzung stark verkürzt. Und es ist möglich, dass wir in ein paar Jahren von den ersten Wolken aus „intelligentem Staub“ erfahren, die hoffentlich nur friedliche Aufgaben erfüllen.

Basierend auf Materialien der Agentur „Inform-Science“.

Smart Dust ist ein Netzwerk drahtloser mikroelektromechanischer Geräte namens mote (aus dem Englischen „Staubfleck“) oder in der russischen Version „mot“.

Partikel zeichnen Lichtstärke, Vibrationen, Temperatur und chemische Zusammensetzung auf Umfeld und sich selbst zu einem Netzwerk für Nachrichten organisieren.

2. Entstehungs- und Entwicklungsgeschichte

Die Erforschung von Netzwerken, die aus einer großen Anzahl winziger Geräte bestehen, begann Ende des 20. Jahrhunderts bei DARPA für militärische Zwecke. Der Begriff „Smart Dust“ wurde 1997 von Wissenschaftlern der University of California in Berkeley vorgeschlagen. Das Schlüsselkonzept der Verwendung von Smart Dust besteht darin, Netzwerke aus vielen Miniaturgeräten (Motes) im Innen- und Außenbereich einzusetzen, um verschiedene Daten zu sammeln und den Zustand der Umwelt zu analysieren.

Heute ist Dust Networks das wichtigste Unternehmen, das sich mit der Entwicklung und Forschung im Bereich Smart Dust beschäftigt. Cisco hilft ihr. Die Frage nach Standards für die Interaktion zwischen Motes ist derzeit offen; Kommunikationsprotokolle für solche Netzwerke werden aktiv entwickelt und getestet.

Für die Zukunft ist geplant, die Größe von Geräten zu reduzieren, idealerweise auf Größen, die nicht größer als ein Staubpartikel sind (daher der Name „Smart Dust“).

3. Spezifikationen

Die Größe von Geräten ohne Antenne überschreitet einige Millimeter nicht. Typischerweise auf einem Siliziumsubstrat hergestellt. Eine günstigere Variante sind Motoren aus Polymeren, allerdings haben solche Geräte eine kürzere Lebensdauer. Diese Geräte arbeiten durchschnittlich 10 Jahre lang mit Mikrobatterien.

Partikel können über Funkwellen geringer Leistung oder optische Wellen miteinander kommunizieren. Beide Methoden bringen einige Einschränkungen hinsichtlich des Anwendungsbereichs der Motos mit sich. Die heute gebräuchlichsten Selbstorganisationsalgorithmen sind bioähnliche Algorithmen, insbesondere Schwarmalgorithmen (kopiert das Verhalten eines Bienen- und Ameisenschwarms). Die Kommunikation mit dem öffentlichen Netz erfolgt über spezielle Gateways.

Je nach Aufgabenstellung im Netzwerk sind durchschnittlich bis zu 10 Miniatursensoren an einem Knoten angeschlossen. Eines der Netzwerkbildungsmodelle ist die Verteilung von Verantwortlichkeiten. Diese. Alle Motive sind in Gruppen mit unterschiedlichen Motiven eingeteilt Funktionalität und können sich je nach Aufgabenstellung und konkreter Situation gegenseitig anziehen.

Als Betriebssystem Intelligente Staubgeräte verwenden das integrierte TinyOS. TinyOS ist in der Programmiersprache nesC geschrieben und wird durch eine Reihe interagierender Aufgaben und Prozesse dargestellt.

4. Anwendungsfälle

Im militärischen Bereich wird Smart Dust zur Aufklärung feindlichen Geländes und für Angriffe auf militärische Ziele eingesetzt (z. B. umgibt ein Partikelschwarm ein UAV und zündet sich beispielsweise selbst oder stört die Orientierung im Weltraum). Viele Anwendungen auch im zivilen Bereich. Am gebräuchlichsten ist die Überwachung schwer zugänglicher Umgebungen (z. B. an rotierenden Elementen, Minen usw.).

Organisation intelligenter Räumlichkeiten: Motes steuern das Mikroklima im Raum und überwachen die Bewegung von Menschen und Tieren. In der Zukunft, mit dem Aufkommen neuer Technische Fähigkeiten die Verwendung von Smart Dust zur Überwachung des Zustands der inneren Organe des Menschen, zur Beseitigung beschädigter oder infizierter Zellen usw. Smart Dust kann auch im Weltraum eingesetzt werden und dabei helfen, neue Planeten zu erforschen.

Cloud AI, Platform as a Service, Data as a Service. Obwohl maschinelles Lernen nicht der Fall ist neue Technologie, wird seine Einführung über Plattformen Millionen, vielleicht sogar Milliarden von Leben auf die gleiche Weise verändern, wie Cloud-Technologien sie einst verändert haben.

Erweiterte, künstliche, virtuelle Realität. Einige dieser Begriffe werden synonym verwendet, tatsächlich bedeuten sie jedoch völlig unterschiedliche Dinge: rund virtuelle Realität Es gab viel Hype, aber es wurden nur sehr wenige konkrete Anwendungen geschaffen, Augmented Reality zeigt gutes Potenzial als Erweiterung digitaler Plattformen: Jede Wand kann zum Bildschirm werden.

Stellen Sie sich außerdem vor, Sie bauen IKEA-Möbel anhand von Diagrammen und Anweisungen zusammen, die in den Gläsern erscheinen. Oder es wird möglich sein, mithilfe von AR und maschinellem Lernen Muster in der realen Welt zu finden. Oder finden Sie in Sekundenschnelle eine bestimmte Person in einer Menschenmenge. Und die Liste geht weiter.

Fahrerlose Autos. Wenn Sie das Auto wechseln, ändert sich das Design der Städte. Alles ist sehr einfach.

Aktuelle selbstfahrende Autos sind jedoch nicht in der Lage, ohne Hilfe sicher zu fahren (laut diesem kleinen Ratgeber). Um mehr zu erreichen hohes Level Automatisierung sind weitere Verbesserungen bei der Datenerfassung, Bildverarbeitung und Kartenerstellung sowie eine Erweiterung der Fähigkeiten von KI und Computersystemen erforderlich.

In diesem Fall müssen wir uns auf teilautonome Fahrzeuge konzentrieren, mit denen Güter schneller und präziser transportiert werden können. Sie könnten Unfälle und Verkehrsstaus reduzieren und sogar die Urbanisierung verlangsamen, da die Menschen ihre Pendelzeit für wichtigere kognitive Prozesse nutzen könnten und nicht in Innenstädten leben müssten.

In der Zwischenzeit werde ich weiterhin die überfüllte U-Bahn nutzen.

"Intelligentes Haus. Diese Veränderungen finden bereits statt und werden bald überall im Westen umgesetzt. Ich spreche von Glühbirnen, die Sie über Ihr Smartphone steuern können, von Kühlschränken, die Milch oder andere Lebensmittel für Sie bestellen können, wenn Ihnen die Milch ausgeht, und von selbstregulierenden Thermostaten.

5G. Obwohl die 5G-Technologie noch vor vielen Herausforderungen steht, ist sie wahrscheinlich die Plattform, auf der viele Dinge der Zukunft basieren werden. Wir sprechen hier von einer zehnfachen Steigerung der Internetgeschwindigkeit, einer zehnfachen Steigerung der Netzwerkabdeckungsdichte und einer hundertfachen Steigerung der Netzwerkeffizienz – all dies wird erforderlich sein, um den Betrieb von allem sicherzustellen, was oben geschrieben wurde und unten geschrieben wird.

Extrem niedrige Latenz und reichliche Datenverfügbarkeit bieten einen Wettbewerbsvorteil für diejenigen, die damit arbeiten möchten. Die meisten Organisationsleiter sollten wissen oder Fragen dazu stellen, wie sich lokale Netzwerke entwickeln. Es lebe 5G.

Quantencomputer. Quantencomputer werden zu Berechnungen fähig sein, die für moderne Maschinen einfach undenkbar sind, aber wir haben noch nicht verstanden, was getan werden muss, um solche Leistungen zu erreichen.

Eine der wahrscheinlichsten und überzeugendsten Möglichkeiten: die präzise Abbildung von Molekülen, die die moderne Fertigung, Chemie und Medizin revolutionieren wird. Und obwohl Quantencomputer allgemeiner Zweck Es ist unwahrscheinlich, dass sie geschaffen werden; die Technologie selbst hat in begrenzten, spezifischen Bereichen ein erhebliches Potenzial.

Erweiterung der menschlichen Fähigkeiten. Spaß! Aufregung! Exoskelette! Es gibt bereits unzählige Möglichkeiten, unseren Körper zu aktivieren. Einige davon sind erschreckend, wie zum Beispiel die Implantation eines Chips unter die Haut, andere sind sehr einfach, wie zum Beispiel das Anbringen einer computergesteuerten Orthese am Knie.

Einerseits hat diese Technologie das Potenzial, den menschlichen Körper und Geist zu verbessern, andererseits ergeben sich ethische und rechtliche Fragen, sodass die Implementierung einiger dieser Tools noch diskutiert wird.

Internet der Dinge, Edge Computing, Intelligent Edge. Die Datenverarbeitung für mit dem Internet verbundene Geräte erfolgt größtenteils in der Cloud. Das Senden von Daten vom Gerät zum zentralen Server und zurück kann mehrere Sekunden dauern, das ist zu lang.

Wenn Sie also sicherstellen, dass Objekte Daten unabhängig verarbeiten können (innerhalb der „Grenzen“ des Ökosystems), wird es möglich, autonom zu erstellen Fahrzeug. Diese Technologie kann auch in der Medizin, der Fertigung und vielen anderen Bereichen unschätzbare Beiträge leisten.

Aber wie bei anderen oben und unten beschriebenen Entwicklungen müssen wir zunächst die Hardware verbessern, erst dann können wir alle diese Ideen umsetzen (siehe „Sind ASIC-Chips die Zukunft der KI?“).

Je mehr „intelligente“ Dinge verfügbar werden, desto mehr wird es zu einer Verlagerung von isolierten „intelligenten“ Objekten hin zu Gruppen interagierender „intelligenter“ Objekte kommen. In diesem Modell würden mehrere Geräte entweder unabhängig voneinander oder mit menschlicher Unterstützung zusammenarbeiten. Die Technologie wird vom Militär genutzt, das den Einsatz von Drohnengruppen zum Angriff oder Schutz militärischer Einrichtungen prüft. Aber es würde mit Hunderten potenzieller ziviler Nutzungen stärker werden.

Mikrochips, Biochips. Die Hauptidee des Einsatzes von Mikrochips besteht nun darin, biometrische Daten bei der Arbeit innerhalb des Ökosystems eines „intelligenten“ Arbeitsplatzes zu verfolgen. Und obwohl hier noch nichts besonders Interessantes erfunden wurde, ermöglicht die Technologie bereits die Identifizierung von Mitarbeitern und die Bezahlung von Mittagessen oder Kaffee.

Wenn nicht plötzlich alle bereit sind, jeden Tag am Arbeitsplatz ihren Blutdruck zu überwachen, wird diese Technologie in naher Zukunft völlig harmlos bleiben. Auf der Oberfläche des Chips befindet sich eine Gruppe molekularer Sensoren, die biologische und chemische Elemente analysieren können. Dies bedeutet, dass diese Chips in der Lage sein werden, schwerwiegende Krankheiten frühzeitig zu erkennen. Und das führt uns zum nächsten Punkt.

Nanoroboter. Wenn Sie noch kleinere Geräte als Mikrochips benötigen, schauen Sie sich Nanobots an. Sie befinden sich im Forschungs- und Entwicklungsstadium und sind winzige Sensoren.

Die erste nützliche Anwendung dieser Nanogeräte wird die Nanomedizin sein. Diese biologischen Maschinen können beispielsweise zur Identifizierung und Zerstörung von Krebszellen oder zur Abgabe von Medikamenten eingesetzt werden. Eine weitere potenzielle Anwendung besteht darin, Toxine aufzuspüren und deren Konzentrationen in der Umwelt zu bestimmen.

Analyse der genetischen Veranlagung. Nein, ich meine noch nicht „Gattaca“. Aber wir sind nah dran: Wissenschaftler können das Genom bereits nutzen, um die Wahrscheinlichkeit von Herzerkrankungen oder Brustkrebs vorherzusagen, sogar den IQ (meiner liegt zum Beispiel laut unwissenschaftlichen Tests auf BuzzFeed zwischen 75 und 135). Daher können solche DNA-Tests die Gesundheit der Menschen erheblich verbessern, auch trotz der Gefahren genetischer Diskriminierung.

Wenn eine Frau beispielsweise ein höheres Risiko hat, an Brustkrebs zu erkranken, sollte sie häufiger zur Mammographie gehen können, während Frauen mit einem geringeren Risiko diese seltener durchführen lassen können. Auf diese Weise können mehr echte Krebsfälle erkannt und eine kleine Anzahl von Fehlalarmen aussortiert werden. Dadurch wird sich die Behandlungsqualität verbessern und die Krankenkassenprämien sinken.

Dies kann Auswirkungen auf die Entwicklung der personalisierten Medizin haben, auch wenn die Bewältigung einer solchen Aufgabe im aktuellen politischen Klima wahrscheinlich eine finanzielle und organisatorische Katastrophe wäre.

CRISPR. Selbst wenn die Gattaca-Zukunft nicht eintritt, könnte die bloße Veränderung einiger Gene zur Heilung einer bestimmten Person leicht die apokalyptische Zukunft ruinieren, auf die die Menschheit zusteuert. Die CRISPR-Cas-Genombearbeitungstechnik hat viele potenzielle Anwendungen, darunter in der Medizin und zur Verbesserung der Qualität von Nutzpflanzensaatgut.

Es wird nicht so viel Spaß machen, wenn die Menschheit das Genom von Viren verändert, um neue Krankheiten zu erzeugen.

Wie auch immer, ich freue mich auf die Tage, an denen jeder wie eine Mischung aus Tom Hiddleston und Idris Elba aussieht.

Metall-3D-Druck. Der 3D-Druck gehört vielleicht der Vergangenheit an (obwohl die Ideen hinter der Technologie erst seit kurzem realistischer sind), aber wir müssen noch das volle Potenzial dieser Technologie unter Verwendung neuer Materialien erkennen. Wann wird es sein mögliche Arbeit Mit verschiedenen Metallen können wir leichtere, stärkere und komplexere Objekte herstellen, beispielsweise komplexe oder kundenspezifische mechanische Teile (z. B. für maßgeschneiderte Automotoren). Allerdings ist dieser Prozess schwer zu beherrschen.

In den Ohren getragene Geräte. Die Zukunft liegt hinter den Ohren! Und obwohl Sprachplattformen vielleicht das nächste große Ding sind, würde ich die Ohren nicht außer Acht lassen. „Intelligente“ Kopfhörer könnten schon bald zum alltäglichen Ratgeber in allen Fragen werden und vielleicht sogar Hinweise geben (ist es Ihnen schon einmal passiert, dass Sie sich nicht mehr an den Namen des Typen erinnern konnten?).

Stellen Sie sich diese Technologie praktisch vor: Die Ohren liegen nah am Mund, sind multitaskingfähig, funktionieren im Schlaf und sehen mit Modeaccessoires besser aus als der Mund oder die Augen. Und ich spreche nicht einmal von einer fast sofortigen Übersetzung.

In diesem Tempo wird uns Amazon bald Hustensaft-Werbung schicken, nachdem es einen Husten hört.

Kohlenstofffreies Erdgas. Die Möglichkeit, den bei der Verbrennung von Erdgas freigesetzten Kohlenstoff effizient und kostengünstig zu speichern. Das ist alles. Keine Witze oder Tricks. Wenn Sie Ihren Ururenkeln ein normales Leben ermöglichen möchten, setzen Sie auf grüne Technologien.

Obskure, aber sehr interessante Technologien

„Intelligenter“ Staub sind winzige (0,15 x 0,15 mm) Sensoren, die riesige Mengen an Informationen aus großen Gebieten sammeln können, ohne das Ökosystem zu beeinträchtigen. Sie können beispielsweise Korrosion in sich verschlechternden Rohren in Fabriken erkennen, bevor sie undicht werden (oder die Zusammensetzung von Trinkwasser analysieren, ein großes Lob an die Stadt Flint), Bodenveränderungen in Städten oder sogar unzugänglichen Gebieten überwachen, unabhängig von deren Beschaffenheit Größe.

Eines der heiß diskutierten Probleme dieser Technologie ist die Umweltschädigung, die Sensoren verursachen können, sowie ihre unethische Verwendung. Es stellt sich auch die Frage, wie effektiv die gesammelten Daten mit Satellitenbildern verglichen werden können.

4D-Druck. Der Begriff 4D-Druck selbst kann verwirrend sein: Ich behaupte nicht, dass die Menschheit in der Lage sein wird, eine andere Dimension zu erschaffen und darauf zuzugreifen (nur Rubik hat es geschafft). Einfach ausgedrückt handelt es sich bei einem 4D-Druckprodukt um ein 3D-gedrucktes Objekt, das seine Eigenschaften ändern kann, wenn es einem bestimmten Reiz ausgesetzt wird (z. B. Untertauchen unter Wasser, Erhitzen, Schütteln, Rühren).

Über Anwendungen wird immer noch diskutiert, aber mit dieser Technologie könnten viele Branchen autarker werden und einige Produkte könnten praktischere Anwendungen haben.

Wie cool wäre es, Kleidung und Schuhe zu haben, die als Reaktion auf Veränderungen in der Umgebung ihre Form und Funktion ändern könnten?

Neuromorphe Geräte. Und das nenne ich echte Science-Fiction. Neuromorph Maschinenbau nimmt ein wenig aus Biologie, Physik, Mathematik, Informatik und Elektrotechnik. Das Ziel dieses Forschungsbereichs besteht darin, Geräte zu entwickeln, die die Reaktion von Neuronen auf einen Sinnesimpuls nachbilden.

Wir wissen nicht, wie diese Idee genutzt werden könnte, aber ihre Untersuchung sollte der theoretischen KI-Forschung helfen.

Digitaler Zwilling. Die digitale Zwillingstechnologie umfasst Entwicklungen auf diesem Gebiet künstliche Intelligenz, maschinelles Lernen und Softwareanalysen, um eine digitale Kopie physischer Vermögenswerte zu erstellen, die sich ändern kann, wenn sich die physische Kopie ändert, und daher eine Fülle von Informationen darüber liefern kann Lebenszyklus Objekt.

Mit geschätzten 21 Milliarden mit dem Internet verbundenen Sensoren bis 2020 wird es in naher Zukunft digitale Zwillinge für Milliarden von Objekten geben, und sei es nur, um möglicherweise Milliarden von Dollar an Wartungs- und Reparaturkosten einzusparen. Dadurch wird es möglich sein, den Betrieb des Internets der Dinge zu optimieren.

Das alles ist cool, aber stellen Sie sich vor, wie viel cooler es wäre, wenn wir statt Gegenständen Dinge tun könnten Digitale Zwillinge Menschen, um den Krankheitsverlauf oder das Leben ganzer Städte in Echtzeit zu verfolgen!

Bis 2050 werden wir detailliertere Informationen sehen.

Dreidimensionale und Aerosolschirme. Dreidimensionale Bildschirme – Hologramme – werden möglich. Werbung, die sie verwendet, kann entweder sehr unterhaltsam oder schrecklich sein, da sie möglicherweise unrealistisch ist (wie Sie sich leicht vorstellen können, wenn Sie sich den Film Blade Runner 2049 ansehen).

Das Gleiche gilt für die Industrie, die diese Technologie nutzen möchte. Ich bezweifle auch die Bedeutung dieser Technologie: Computer sollten Papier töten, aber ich drucke immer noch jede Präsentation aus, um sie zu lesen.

Generell glaube ich, dass das Hologramm keine eigenständige Technologie sein kann, sondern nur einen Hype um andere, interessantere Technologien (wie adaptive Projektoren) erzeugen kann.

Gehirn-Computer-Schnittstelle manchmal auch neurokontrollierte Schnittstelle, Gehirnschnittstelle, direkte neuronale Schnittstelle oder Gehirn-Computer-Schnittstelle genannt, ist ein direkter Kommunikationskanal zwischen dem Gehirn und externes Gerät. Es klingt sehr cool und futuristisch, aber Sie haben diese Technologie wahrscheinlich schon in Aktion gesehen, zum Beispiel in der Prothetik.

Und hier dauerhafter Zugang Brain to the Internet kann die Technologie revolutionieren. Neben möglichen soziologischen, ethischen und finanziellen Problemen interessiere ich mich auch für theologische Fragen: Wenn jeder zu einem bestimmten Zeitpunkt Zugang zum gesamten menschlichen Wissen hätte, wäre jeder Mensch ein Gott. Und wenn jeder Gott ist, dann ist niemand Gott. Das ist ein beruhigender Gedanke.

Zero-Knowledge-Beweis (oder prägnante, nicht interaktive Zero-Knowledge-Argumente). Haben Sie schon einmal von Privatsphäre gehört? Experten auf diesem Gebiet Computertechnologie Verbesserung kryptografischer Werkzeuge, um etwas beweisen zu können, ohne die dem Beweis zugrunde liegenden Informationen preiszugeben.

Es klingt unglaublich, aber es ist nicht so unmöglich, wenn man das Konzept versteht.

Allerdings ist die Technologie langsam und erfordert komplexe Berechnungen. Außerdem ist ein sogenanntes „Vertrauensprotokoll“ erforderlich, um einen kryptografischen Schlüssel zu erstellen, der das gesamte System gefährden könnte, wenn es in die falschen Hände gerät. Doch Forscher suchen nach Alternativen, die Zero-Knowledge-Proof effizienter nutzen können, ohne dass ein solcher Schlüssel erforderlich ist.

Fliegende unbemannte Autos. Diese Technologie ist leicht vorstellbar, da sie seit Jahrzehnten, wenn nicht Hunderten von Jahren Teil der kollektiven Vorstellungskraft ist. Es kann gut sein, dass das Warten auf einen Uber- oder Lyft-Fahrer am Straßenrand eines Tages zu einer altmodischen Art wird, sich in der Stadt fortzubewegen, egal wie albern die Vorstellungen von fliegenden Autos jetzt auch klingen mögen.

Wir kämpfen bereits darum, die Leute davon zu überzeugen, klassische selbstfahrende Autos nicht mehr anzugreifen, daher gibt es in diesem Bereich noch keine greifbaren Ergebnisse.

„Intelligente“ Roboter und autonome mobile Roboter. Dieses Thema war aus offensichtlichen Gründen schon immer ein fester Bestandteil der Science-Fiction: Wenn man Robotik mit allgemeiner künstlicher Intelligenz kombiniert, kann man die Idee akzeptieren, dass die digitale Welt physisch werden kann.

Aber zuerst müssen wir den Bereich der Robotik verbessern (Roboter bewegen sich noch nicht sehr gut) und einen neuen Bereich der Forschung im Bereich der künstlichen Intelligenz schaffen. Darüber hinaus werden autonome mobile Roboter Hochleistungsbatterien benötigen, was zusätzlichen Forschungsbedarf im Bereich der Lithium-Silizium-Technologien erfordert. Elon Musk kann nicht den ganzen Ruhm für sich behalten, oder?

EdX bietet jetzt kostenlose Kurse zu den Grundkonzepten des Baus autonomer Roboter an.

Biotechnologie, künstlich gezüchtete und künstliche Gewebe. Diese Biohacks lassen sich in vier Kategorien einteilen, die neu definieren werden, was es bedeutet, ein Mensch zu sein: technologische Körperverbesserung, Nutrigenomik, experimentelle Biologie und Grinder-Biohacking.

  • Unter technologischer Körperverbesserung versteht man den Einsatz verschiedener Hilfsmittel zur Verbesserung menschlicher Gliedmaßen (nämlich Augmented Vision, 3D-gedruckte Gliedmaßen oder künstliches Gewebe).
  • Unter Nutrigenomik versteht man die Untersuchung der Wirkungen von Lebensmitteln und ihrer Auswirkungen Komponenten zur Genexpression. In diesem Bereich wird auch untersucht, ob bestimmte Produkte zur Verlangsamung des Alterns, zur Eindämmung von Krebs oder zur Bekämpfung von Fettleibigkeit eingesetzt werden können.
  • Experimentelle Biologie ist eine experimentelle Wissenschaft (wie der Name schon sagt), und ich verstehe sie nicht besonders.
  • Und schließlich sind Grinder Menschen, die mit selbstgebauten kybernetischen Geräten oder durch die Einführung von Chemikalien in den Körper versuchen, die Funktionalität ihres Körpers zu verbessern oder zu verändern. Es stellt sich heraus, dass das DIY-Prinzip auch in Zukunft gelten könnte. Danke IKEA.

Die neue Generation von Smartdust-Geräten („Smart Dust“) wird die Möglichkeit der drahtlosen Datenerfassung in Echtzeit eröffnen, was zu veränderten Vorstellungen über technische Systeme, Gesundheitsversorgung und Interaktion mit der Umwelt führen wird. Wie solche Geräte entstanden und was ihre Entwicklung derzeit bremst – im Material des Journalisten Leonid Chernyak, das speziell für TAdviser erstellt wurde.

In den frühen 90er Jahren des 20. Jahrhunderts wurden durch gemeinsame Anstrengungen der amerikanischen Verteidigungsbehörde DARPA und der Rand Corporation die ersten autonomen Informationsgeräte in der Größe einer Streichholzschachtel entwickelt. Sie bestanden aus Sensoren, die bestimmte Umweltindikatoren maßen, einem Computer, einem Sender und einem Energiegerät (aus dem Netzwerk, Batterien oder Solarzellen).

Diese Partikel waren ausschließlich für militärische und nachrichtendienstliche Zwecke bestimmt, aber 5-7 Jahre später, als Folge der damals beginnenden „sensorischen Revolution“, erschienen ähnliche Geräte für den zivilen Gebrauch. Gleichzeitig wurde der moderne Name der Technologie „Smartdust“ (Smart Dust) geboren, dessen einzelne Komponente noch immer Mote genannt wird. Mote, das sich der Kontrolle der Sonderdienste entzog, wurde für verschiedene Zwecke konzipiert, beispielsweise zur Überwachung komplexer Ingenieurbauwerke, vor allem Brücken, die sich während des Betriebs unter dem Einfluss äußerer Faktoren (Niederschlag, Wind, Temperatur, Vibration, Salz) verschlechtern , was zu Korrosion führt). Möglicherweise aufgrund der fehlenden Kontrolle stürzte die Brücke im August 2018 in Genua ein. Gletscher, Wälder, Vulkane, das Meer und alles andere müssen ständig überwacht werden.

Experimentelle Kopien von Mote aus den frühen 2000er Jahren sahen in etwa wie das in der Abbildung unten gezeigte Gerät aus. Es wurde an der Universität Berkeley hergestellt, dem akademischen Zentrum der neuen Bewegung. Leiter der Leitung war Professor Kirs Pister, bekannt für seine Arbeit auf dem Gebiet der mikroelektromechanischen Geräte und Gründer der Firma Dust Networks. Aus der Begeisterung der Macher und der traditionell linksradikalen Stimmung Berkeleys entstand der Slogan: „Sensoren der ganzen Welt – vereinigt euch!“ Analysten interessierten sich für die Innovation und Gartner platzierte smartdust ohne zu zögern an die Startposition seiner Hype-Kurve im Jahr 2003 mit der Aussicht auf eine Umsetzung in 10 Jahren

Und es gab etwas zum Nachdenken. Die Idee von Smart Dust ist ebenso naheliegend wie schwierig umzusetzen. Es ist kein Zufall, dass die Smartdust-Technologie das nächste Mal erst im Jahr 2013 auf der Gartner-Kurve auftauchte. Aber seit 2015 wird es jedes Jahr an den Ausgangspunkt mit einer mehr als zehnjährigen Perspektive zur Erreichung der Technologiereife gestellt. Der Hauptgrund für den wiederholten Rückschritt auf die vorherige Position blieb die unzureichende Vorbereitung der Netzwerk- und Kommunikationstechnologien.

Bis vor Kurzem blieben ganz bestimmte „Staubnetzwerke“ völlig originell. Sie wurden isoliert von anderen Arten von Netzwerken geschaffen, aber nicht aus dem Wunsch nach Originalität. Dies war eine notwendige Maßnahme, da es auf dem Markt nichts gab, was ihren Anforderungen entsprach.

Ausgangspunkt für den Mote-Network-Ansatz ist die Tatsache, dass per Definition die Sendeleistung jedes einzelnen Geräts vernachlässigbar ist. Aus diesem Grund haben wir uns für die Gründung des Netzwerks entschieden kabellose Technologie Multi-Hop, das auf dem Kettenprinzip basiert, d. h. jeder Knoten dient als Relais für die anderen. Die Full-Mesh-Topologie garantiert Zuverlässigkeit und Fehlertoleranz. Innerhalb des Netzwerks erfolgt die Datenübertragung über ein eigenes (proprietäres) TSMP (Time Synchronized Mesh Protocol), das von Dust Networks entwickelt wurde, und anschließend wird das Netzwerk über ein Gateway mit dem Internet verbunden. Für ein Unternehmen mit fünfzig Mitarbeitern ist das eine Leistung.

Im Laufe von anderthalb Jahrzehnten ist die Größe des Partikels auf nur wenige Kubikmillimeter geschrumpft, und die Kosten sind auf 10 US-Dollar oder weniger gesunken. Für die massenhafte Verbreitung von Smartdust reicht das aber noch nicht aus, denn die Frage der Kommunikation bleibt bestehen. Die Situation kann sich mit dem Aufkommen der Technologie grundlegend ändern Mobile Kommunikation Bluetooth 5.0 der fünften Generation und . In diesem Fall ist kein Hotelnetzwerk erforderlich und jedes Motel kann direkt mit dem Internet verbunden werden.

Die neue Generation von Smartdust wird die Möglichkeit der drahtlosen Datenerfassung in Echtzeit eröffnen, was zu einer Veränderung unserer Vorstellungen von technischen Systemen, Gesundheitsversorgung und Interaktion mit der Umwelt führen wird. Milliarden, wenn nicht Billionen von Geräten, die Daten übertragen und interagieren können Rückmeldung wird in der Lage sein, auf Abruf eine Vielzahl verfügbarer physikalischer und chemischer Umweltindikatoren zu übermitteln. Geräte können mit Batterien betrieben werden und der Umgebung Energie entziehen (Vibrationen, Licht). Sie können sich an jedem der unzugänglichsten Orte befinden. Es gibt Grund zu der Annahme, dass Smartdust als allumfassendes Phänomen irgendwann das Internet der Dinge (IoT), das Symbol der vierten industriellen Revolution, absorbieren wird.

In Analogie zu WWW (World Breites Web) können wir sagen, dass sich die Welt durch den Einsatz von Smartdust in ein einziges Real World Web verwandelt. Es ist immer noch schwer, sich ein Leben vorzustellen, in dem die Informationen grenzenlos sind und in dem wir alles erfahren, von einer trivialen Botschaft über die Notwendigkeit, eine Zahnbürste auszutauschen, bis hin zum Erhalt zuverlässiger Informationen über alle anderen technischen und natürlichen Objekte.

Allerdings wird die Welt der vollständigen Informationsoffenheit durch den von James Orwell im Roman „1984“ beschriebenen Big-Brother-Effekt bedroht. Diese Gefahr wird normalerweise in Erinnerung gerufen, wenn darüber gesprochen wird in sozialen Netzwerken, und in vielen anderen Fällen kommen Menschen mit verschiedenen Formen der Verfolgung in Kontakt. Daher wird eine der Hauptaufgaben zukünftiger Smartdust-Technologien die Wahrung des privaten Raums (Privatsphäre) sein.

Nach 2013 entstand eine noch bescheidene Welle von Startups, die das Feld für ihre Teilnahme an smartdust vorbereiteten. Die meisten von ihnen stiegen nicht auf die Systemebene von Dust Networks auf, gingen einen anderen Weg und setzten sich begrenzte Ziele, um die Investition in sie zu rechtfertigen. Beispielsweise bieten Koto Air (Slowenien), QwikSense (Holland), Wynd Technologies und Birdi (beide) Systeme zur Überwachung des Zustands der Atmosphäre in Häusern, Bildungseinrichtungen und Krankenhäusern an. American CivicSmart – Parkmanagement.

Es ist offensichtlich, dass diese Unternehmen sich auf die Zukunft vorbereiten und spezifische Probleme lösen; sie entwickeln heimlich Sensoren, die für die Verbindung über Kommunikationskanäle der fünften Generation ausgelegt sind. Es gibt aber auch Unternehmen mit ernsteren Zielen, darunter Cubeworks (USA), das Subminiatursensoren herstellt, und die Cubisens-Plattform zum Sammeln von Informationen und Speichern von Daten.

Der CubeWorks-Sensor besteht aus vier Komponenten, die auf einem einzigen Chip untergebracht sind:

  • ARM Cortex M0-Prozessor und 4 KB Speicher
  • Ladegerät
  • Rundfunksender
  • Sensor

Der Stromverbrauch im Standby-Modus beträgt 8 nW. Es erhöht sich während der Übertragung, aber Ladegerät Sie liefern 10 nW pro 1 Quadratmillimeter bei Raumlichtverhältnissen und sorgen in Kombination mit einer Batterie für eine unbegrenzte Betriebsdauer.

Auch große Anbieter achten auf Smartdust, allen voran IBM. Das Unternehmen hat traditionell das Thema Pervasive Computing entwickelt, das logischerweise dem Smartdust nahesteht. Allerdings wendet es sich nun wohl eher dem Smartdust zu.

Der blaue Riese erledigt nicht alles schnell. Die Volksweisheit besagt, dass IBM erst dann mit der Entwicklung eines Marktsegments beginnt, wenn es mehr als eine Milliarde beträgt. Offenbar wartet der Konzern noch, ist aber eindeutig am Start.

Der entscheidende Punkt für Smartdust ist ein günstiger und leistungsstarker Prozessor. Er kann in Massenproduktion hergestellt werden. Als Vorbereitung auf die Zukunft kündigte das Unternehmen daher auf der Think 2018-Konferenz den kleinsten Computer der Welt an. Seine Größe beträgt 1 Quadrat. mm. Trotz seiner Miniaturgröße ist seine Leistung mit der des Intel 8086 vergleichbar. Und auf diesem Quadratmillimeter befinden sich zusätzlich zum Prozessor und Speicher eine Fotozelle, die das Gerät mit Strom versorgt, und ein eingebautes Fotodioden-/Fotodetektorpaar, das für die optische Kommunikation sorgt mit der Außenwelt. Die Kosten für das Gerät betragen in der Massenproduktion weniger als 10 Cent.

Was ist Smart Dust? Video.

Nachfolger dieses Computers, die jedoch die Kommunikation über einen Funkkanal unterstützen, können die Grundlage für zukünftige Smartdust-Geräte bilden. Bis dahin kann ein eigenständiger Computer mit optischer Kommunikation als Etikett dienen, um die Echtheit des Produkts zu bestätigen. Es ist unmöglich, es zu fälschen, und das Auslesen der Daten mit dem Smartphone kostet nichts. Die Massenproduktion solcher Tags wird in absehbarer Zukunft die Grundlage für Smartdust bilden.