«УМНАЯ ПЫЛЬ», ИЛИ НОВЫЙ ИНТЕРНЕТ

Новости науки и техники
№9 (409)

Оказывается, не со всякой пылью нужно бороться, так называемую «умную пыль» не то что не стремятся стереть, что называется, с лица земли, но, наоборот, специально рассеивают по этой земле и радуются, когда каждая из рукотворных «пылинок» обретает голос и сообщает исследователям о том, что ее окружает. Понятно, что название это условно, но родилось оно по аналогии: как и настоящих пылинок, новых приборов много и они тоже имеют очень небольшие размеры.
А теперь подробнее об этом изобретении инженеров и ученых. Все началось с того, что в 1998 году Крис Пистер, тогда просто инженер университета Калифорнии в Беркли, а сейчас исполнительный директор компании Dust Inc., получил обеспеченный финансированием заказ от Управления перспективного планирования оборонных научно-исследовательских работ Министерства обороны.
Задача ставилась по-военному четко и недвусмысленно - разработать миниатюрные многоцелевые чувствительные приборы, автономно работающие в самых разных условиях, способные с помощью радиоволн объединяться в локальные сети и передавать получаемую ими информацию в центр. «Мы понятия не имели, где их собираются применять, и даже не могли предположить, что это приведет к тому, что мы имеем сейчас», - рассказывал Пистер.
Кроме создания крошечных сенсоров, радиопередатчиков, электрических батарей и специальных компьютерных чипов, немало забот доставила разработчикам и проблема энергетической независимости. Специалист по компьютерам из того же университета Дэвид Каллер решил ее, разработав программу, которая поддерживала «motes» (так называются «пылинки» по-английски) в «спящем» состоянии и «пробуждала» их лишь на то время, когда требовалось сделать замеры и передать результаты.
Насколько самостоятельными и автономными получились приборы, показали испытания, проведенные в марте 2001 года на военной базе в Twentynine Palms в Калифорнии. Тогда Пистер и его группа сбросили с самолета шесть «пылинок».
Попадав на землю, они тут же объединились в бесконтактную сеть и приступили к измерению напряженности магнитного поля вокруг себя. А после того как мимо проехала машина, принялись рассчитывать ее скорость и определять направление движения, сообщая эти данные переносному компьютеру, находящемуся в ближайшем к базе лагере.
Собственно говоря, сами устройства, из которых составляются подобные сети, вряд ли могут кого-нибудь поразить: сенсоры и компьютерные чипы уже давно встраиваются в те же автомобили, музыкальные центры, холодильники и другие бытовые приборы. Новое заключается в том, что «motes» являются беспроводными, совершенно автономными и в каждом случае используются в больших количествах. Эти качества определяют и другие характеристики – минимальные размеры, повышенную надежность и низкую стоимость. И еще одно важное отличие - буквально сливаясь с физическим миром, сети крошечных коммуникативных компьютеров могут функционировать как некий новый вид Интернета, предоставляя их пользователям самую различную информацию. Множество примеров тому можно привести уже сегодня.
...Каждое лето остров Дикой утки в двенадцати милях от берегов штата Мэн подвергается массовому нашествию морских птиц, собирающихся здесь для выведения потомства. Чтобы выяснить, сколько птенцов высиживают они и какие условия для этого требуются, орнитологу Джону Андерсону из Атлантического колледжа в городе Бэр Харбор приходилось каждый сезон обследовать тысячи норок, выматываясь из сил и нарушая покой птиц. После того как два года назад Андерсон и его группа разбросали по острову сеть «умных пылинок» и подключили питающуюся от солнечной батареи базовую станцию к Интернету, их жизнь и работа коренным образом изменились. «Вы можете находиться в любой точке мира, - восхищается Андерсон, - и знать, что в данный момент происходит в любой из норок, куда мы подбросили наши маленькие и незаметные сенсоры».
В прошлом году биолог университета Калифорнии в Беркли Тодд Доусон развернул в местном ботаническом саду сеть из 80 миниатюрных приборов производства корпорации Intel и получил первую в мире трехмерную картину изменений микроклимата в вечнозеленом лесу. Аналогичный, но более масштабный проект по исследованию экосистем осуществляет сейчас с помощью тех же малышек лос-анджелесский университет Калифорнии в лесном заповеднике около города Palm Springs.
«Так же как MRI революционизировал медицину, открыв для врачей широкий доступ внутрь организма, новые сети смогут пролить свет на самые насущные планетарные проблемы, вроде изменения климата или загрязнения окружающей среды», - говорит Дебора Эстрин, директор Центра по встраиваемым чувствительным сетям в университете Калифорнии в Лос-Анджелесе. Другие исследователи испытывают «motes» в качестве средства для моделирования последствий землетрясений, мониторинга движения транспорта в военных зонах, использования воды в сельскохозяйственных угодьях, получения информации о состоянии зданий, дорог, загрязнении водоемов, - перечень этот можно продолжать до бесконечности.
Как все новое, «motes», естественно, не лишены недостатков, которые проявились уже в ходе первых полевых испытаний. Некоторые из приборов не выдерживали грубого обращения, другие стали жертвой любопытствующих животных, третьи отказывали при плохой погоде... Понятно, дело это поправимое, и компании - производители «пылинок» упорно работают над тем, чтобы сделать свою продукцию более точной и надежной. Это, в частности, будет очень важно для тех «motes», которые будут использоваться в городах для обнаружения первых же признаков нападения биотеррористов.
Однако больше перечисленных несовершенств создателей новых информационных сетей беспокоит другое – избыточное количество данных, которые они собирают и передают. Как жаловался работавший в ботаническом саду Тодд Доусон, поток поступающих к нему сведений был великолепным, но совершенно подавляющим по своему объему. «Могу сказать, - пошутил он, - что я чувствовал себя так, как если бы был связан с нью-йоркской фондовой биржей».
Справиться с этой проблемой пытается Фенг Зао, управляющий компьютерной зоной Исследовательского центра в калифорнийском Palo Alto. Он собирается пренебречь второстепенными данными и ограничить входные возможности крошечных приборов только самыми важными характеристиками окружающей их среды.
Есть у создателей «motes» и еще одна причина для беспокойства. «Умная пыль» еще только начинает приживаться в практике различных отраслей, а некоторые люди уже высказывают сомнения в правомочности этой технологии. «Она таит в себе большие возможности для вторжения в личную жизнь, - говорит Джон Коззенс, технический координатор Национального научного фонда по делам CENS. – И по мере того, как она будет внедряться все шире и шире, потенциал злоупотреблений ее информацией может только расти». В ответ на эти опасения Дэвид Каллер и его коллеги из Центра исследований информационных технологий в Беркли предлагают усовершенствовать законы с учетом появившихся новых технических возможностей покушения на неприкосновенность личности.
...Одни из лучших вин, производимых в Британской Колумбии из самого позднего сбора винограда, называются «ледяными». В следующий раз, когда вам удастся найти в магазине редкую бутылку, вспомните, что с прошлой осени время уборки урожая в виноградниках этой канадской провинции определяется на основании данных, получаемых широкой сетью из множества радиофицированных мини-компьютеров.