Мы посчитали опубликованный в издании Массачусетского технологического института материал о новейших технологиях, которые в ближайшем будущем в корне изменят компьютеры, медицину, производство, транспорт и энергетическую инфраструктуру нашего мира, настолько важным, что решили опубликовать его почти целиком, с минимальными сокращениями, в этом и ближайших номерах.

Маленькие моты в высокой траве
Исследователи закладывают моты в царстве буревестников

Беспроводные сенсорные сети

Островок Грейт-Дак — кусочек скалы с редкой травой, площадью 90 га — находится неподалеку от берегов острова Мэн. Известен он благодаря крупнейшей колонии буревестников, но, помимо птиц, живут там и ученые, которые занимаются исследованиями в области беспроводных сетей. Прошлым летом они заложили десятки «жучков», называемых «мотами», в норки птиц. Каждый мот не сильно превосходит размерами свой источник питания — 2 батарейки типа AA. Внутри у него процессор, немного компьютерной памяти и сенсоры, которые следят за светом, влажностью, давлением и температурой. Помимо этого устройство снабжено радиотрансивером (то есть приемопередатчиком), мощности которого едва-едва хватает для того, чтобы доставить сигнал до ближайших соседей мотов.

Этот эксперимент — не простой сбор разведданных о птичьей жизни. Моты — модель будущего, которое наполнено беспроводными автономными сенсорами, следящими за окружающей средой, нашими механизмами, да и за нами самими! Дэйвид Калер, ученый-компьютерщик из Университета в Беркли (Калифорния), занимается проектом последние 5 лет. Он рассказывает, что это очень важный эксперимент и в будущем разнообразные системы слежения будут построены именно на таких принципах.

Калер как бы в отпуске: на островке Грейт-Дак он отлаживает программно-аппаратный комплекс, состоящий из тысяч (а потенциально — миллионов) автономных модулей-сенсоров. Такие системы смогут вести наблюдение за чем угодно — любым движением, погодой, сейсмической активностью, передвижением войск на поле боя и нагрузкой в зданиях и мостах. Сетей такого масштаба наша технология пока не ведает.

И поскольку в таких системах не может быть и речи о централизованной связи и бесперебойном питании, ученые сконцентрировали основные усилия на создании устройств с маломощными передатчиками, которые потребляют ничтожно мало энергии. Это и есть моты. «Устройства должны провести рекогносцировку и понять, кого из соседей они слышат. Но проблема в том, что даже радиоприемник потребляет электроэнергию», — продолжает Калер. Тогда появилась мысль держать приемники в отключенном состоянии большую часть времени, но чтобы при этом функциональность системы не страдала — данные бы «скакали» от мота к моту, путешествуя по сети.

До того как Калер и его коллеги занялись этой проблемой, у беспроводных сетей не было протоколов, аналогичных тем, что используются в интернете. Решением проблемы стала операционная система TinyOS, которая представляет собой всего несколько килобайт кода. Она выполняет простые административные задачи, вроде построения пакетов и управления радиотрансивером, включая его по необходимости, только на кратчайшие промежутки времени. При массовом производстве устройства-моты будут стоить всего несколько долларов за штуку. Их уже тестируют в нескольких местах, от острова Мэн до Калифорнии, где сейсмологи из Беркли следят с их помощью за землетрясениями.

Разработчики из Университета в Беркли (Калифорния) и специалисты компании Intel сделали исходные тексты TinyOS свободно доступными в интернете, поэтому любой, кто заинтересован в применении подобной технологии, может поиграть с ней, а не изобретать велосипед. Дебора Эстрин, директор Центра встроенных сетевых сенсорных систем из Университета в Лос-Анджелесе (Калифорния), считает, что моты — это «чрезвычайно мощная система». С ее помощью центр проводит исследования в Национальном парке возле гор Сан-Хасинто. Ученые установили климатические и визуальные сенсоры.

Предпринимаются попытки миниатюризации мотов. Группа под управлением компьютерщика Кристофера Пистера поставила себе цель — сделать мот размером 1 куб. мм, — как несколько пылинок. Если бы удалось достичь такого размера, моты могли бы проникать в поверхности автострад, строительных материалов, тканей и даже наших тел. Золотой дождь из собранных данных фантастически расширит наши представления об окружающем мире и поможет сохранить гнездо — нашу среду обитания.

MIT Technology Review (c)2003

Статья «» опубликована в журнале «Популярная механика» (№4, Апрель 2003).