Представить себе современную жизнь без сенсоров просто
невозможно, будь то фотоэлемент в турникете метро или сигнализатор дыма в
офисе. С сенсорами мы сталкиваемся буквально на каждом шагу.
Большинство из них - довольно примитивные устройства, а самое главное -
никак между собой не связанные. Разве что в современных автомобилях,
плотно напичканных самыми разными датчиками и приборами, они
взаимодействуют друг с другом, образуя бортовую сеть.
Между тем, инженеры многих стран мира - и Германия тут не исключение -
активно работают над созданием если пока и не глобальных, то уж, во
всяком случае, гораздо более обширных, нежели автомобильные, сенсорных
сетей. Эксперты Массачусетского технологического института - весьма
авторитетной инстанции в мире науки и техники - считают даже, что
сенсорные сети входят в десятку наиболее перспективных технологий и уже
через несколько лет изменят повседневную жизнь людей ничуть не меньше,
чем в свое время это сделали автомобиль, а потом - компьютер.
2008 - Япония, 2009 - США, 2010 - Германия
Чтобы подвести промежуточные итоги исследований в этой области и
наметить дальнейшие пути работы, 160 специалистов со всего мира
съехались в середине июня в Кассель на очередную, седьмую по счету,
ежегодную Международную конференцию по сенсорным сетевым системам. Эта
конференция по традиции проходит поочередно в Азии, США и Европе, на сей
раз местом ее проведения стала Германия.
"Под сенсорной сетью мы понимаем многие тысячи сенсоров,
коммуницирующих между собой и воздействующих друг на друга, - поясняет
председатель конференции Хартмут Хилльмер (Hartmut Hillmer), профессор
физики Кассельского университета. - Важно отметить также, что это будут
самообучающиеся сети".
Конечная цель исследователей - создать вокруг человека своего рода
невидимую оболочку, защищающую его от опасных или вредных для здоровья
внешних воздействий, обеспечивающую его мобильность и снижающую его
индивидуальное энергопотребление. Понятно, что речь тут идет о
беспроводных сенсорных сетях и о гораздо более сложных сенсорах, чем,
скажем, привычный комнатный термометр. Тем более что в такую сеть могут
быть интегрированы детекторы и датчики, регистрирующие самые разные
параметры - электрический ток и свет, уровень содержания вредных веществ
в воде и уровень содержания глюкозы в крови, кислотность раствора и
механическое ускорение.
Главное - это наличие в сенсоре микропроцессора, способного не только
анализировать и интерпретировать данные своих измерений, но и
поддерживать связь с другими сенсорами в сети и обмениваться с ними
полученной информацией.
Наручные часы как эвакуационный навигатор
Сфера применения сенсоров нового поколения поистине необъятна,
говорит профессор Хилльмер и приводит такой пример: "Представим себе, у
нас в наручных часах имелось бы несколько специальных сенсоров. Один
сенсор следил бы, скажем, за содержанием вредных веществ в атмосфере и
предостерегал бы аллергика от пребывания в том или ином помещении. А в
случае пожара этот же сенсор не только своевременно обнаружил бы
задымление, но еще и установил бы связь с аналогичными сенсорами в
других частях здания. В результате наручные часы знали бы, где сложилась
наиболее угрожающая ситуация, и служили бы своего рода навигатором,
подсказывающим самый безопасный путь эвакуации: поверни налево, открой
дверь, спустись там по лестнице на один этаж, сверни направо и иди
вперед, никуда не сворачивая".
Путепровод беседует с диспетчерской
Другой пример - сенсоры, установленные в различных
инженерно-технических сооружениях. "Мосты и здания стареют и постепенно
изнашиваются, - говорит Хидето Иваока (Hideto Iwaoka), профессор
Токийского технологического института. - Со временем они становятся
источником повышенной опасности из-за угрозы обрушения. Поэтому имеет
смысл осуществлять постоянный мониторинг таких объектов. Скажем,
автомобильные и железнодорожные мосты, подверженные наиболее интенсивной
транспортной нагрузке, можно было бы оборудовать стекловолоконными или
пьезоэлектрическими сенсорами, регистрирующими деформацию и передающими
данные в центральную диспетчерскую".
Такой мониторинг особенно важен в сейсмически активных зонах, к коим
относится и Япония: там здания и сооружения подвержены повышенной
механической нагрузке из-за вибрации, вызываемой частыми подземными
толчками.
Энергоавтономные миниимплантаты
Еще одна сфера применения сенсоров - размещение их на теле. Например,
на теле спортсмена. Или на теле больного. И в том, и в другом случае
такие сенсоры смогут отслеживать самые разные параметры
жизнедеятельности организма и сообщать эту информацию, соответственно,
атлету и его тренеру или пациенту и его врачу.
Правда, до реализации всех этих планов и идей - путь неблизкий, -
говорит профессор Хилльмер: "Сегодня мы находимся лишь в самом начале
пути. Перед инженерами стоит ряд чрезвычайно сложных задач. Одна из них -
снижение энергопотребления сенсоров. Сенсоры должны стать полностью
автономными, научиться обходиться без батарейки и тем более розетки.
Источником питания для них будет служить окружающая среда - скажем,
электромагнитные поля, практически всегда в ней присутствующие, тепло,
или сам тот процесс, которым сенсоры управляют или который они
контролируют".
Еще одна, ничуть не менее сложная задача - миниатюризация. "Мы хотим
так миниатюризировать сенсоры, чтобы их можно было тысячами
интегрировать в помещения и незаметно носить на теле. Именно
миниатюризация в сочетании с энергетической автономностью являются
важнейшими предпосылками и для использования таких сенсоров в
имплантатах, вживляемых в организм пациента".
А еще сенсоры должны быть доступными по цене. Все это вкупе и
заставляет экспертов проявлять осторожность в прогнозах: по мнению
большинства из них, первые умные сенсорные сети, действительно
заслуживающие этого названия, появятся не ранее чем лет через пять. А
может, и через десять.
Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Дарья Брянцева
