Student World

Vidíme je všude. Malé bezdrátové mikroelektromechanické senzory – nazývané rovněž jako chytrý prach – se zabývají monitorováním teploty, vlhkosti, zátěže a pohybu rozličných objektů, od obilných polí přes mosty a továrny, až po jednotlivé stromy.

Tento článek vyšel v tištěném Computerworldu

Teď si takovéto MEMS (MicroElectroMechanical Sensors) představte implantované ve vlastním těle, odkud by periodicky zasílaly zprávy například ortopedovi o stavu vašeho operovaného kolenního kloubu či kyčle. Vezmeme-li v potaz opravdu rapidní pokroky ve vývoji senzorových mikrořadičů, není masivní nástup „chytrých implantátů“ hudbou až tak vzdálené budoucnosti.

Problémem je spotřeba

Ještě před rokem by však byl takovýto scénář nemyslitelný, hlavně kvůli omezení ze strany napájení i nedostatečné škálovatelnosti většiny senzorů a senzorových sítí. Klasicky totiž senzory produkují ohromné množství dat, které neustále zasílají dál, což neúměrně zatěžuje jejich zdroj napájení (baterii).

Společnost MicroStrain je dotovaná americkým námořnictvem a experimentuje s piezoelektrickými materiály, jež při zatížení generují elektrický proud. Za použití této hmoty by odpadl problém s napájením, senzory by totiž při pohybu lidského těla samy produkovaly energii, kterou potřebují.
Výzkumníci také vylaďují software čidel tak, aby zasílaly jen souhrn důležitých informací, namísto konstantního toku nezpracovaných dat, čímž se také sníží spotřeba elektrické energie.

Co se děje

V kalifornském výzkumném centru Palo Alto experimentuje tým pod vedením vědce Feng Zhaa zkoumá energeticky úsporný algoritmus, který by senzorům umožnil autonomní chování při sběru a přenosu informací a to podle jejich důležitosti.

“Vidím zde analogii s lidským vnímáním, člověk také nemůže věnovat pozornost všem stimulům zároveň. Proto se snažíme senzorovým sítím dodat schopnost distribuované pozornosti a „naučit je“ vybírat si jen ty nejdůležitější informace."

Společnost Intel zase ve spolupráci s vědci z Kalifornské univerzity v Berkeley vytvořila open source operační systém s názvem TinyOS. Ten mimo jiné senzorům a senzorovým sítím umožňuje podávat shrnující výtahy ze získaných dat či různě tříděné informace.

"TinyOS přináší programovatelné routery. Můžete si sami určit co se má dít poblíž senzoru a co na síti," říká David Culler, profesor počítačových věd z Berkeley. „Veškeré vstupní informace jsou poté ukládány do databáze jménem TinyDB. Abyste se dostal k informacím z databáze zadáte namísto SQL dotazů, požadavky přímo na datový tok z reálného světa," dodává Culler.

Důležitost těchto pokroků pro IT oddělení je nezanedbatelná. „Musejí si uvědomit, že se pomalu formuje úplně nová třída počítačových systémů. Domnívám se, že za pět let bude většinu zařízení v IT odděleních tvořit právě tato senzorová výbava,“ myslí si Culler.
Výsledkem tohoto přerodu pro IT oddělení podle Cullera budou větší požadavky na šířku pásma, zálohování i správu dat.

Dnes je v typické polovodičové továrně umístěno na pět tisíc senzorů. „Data z nich pravidelně chodí sbírat technici k tomu určení. Zanedlouho se však dočkáme automatizace, kdy všechny senzory budou informace zasílat samy a v reálném čase. Jde o zcela nový přístup IT, který vám dovolí monitorovat prostory a objekty způsobem, jakým to dříve bylo nemyslitelné a zároveň bude brát v potaz veškeré interakce s okolím a dalšími věcmi," tvrdí rovněž Culler.

Vzdálené ovládání

Ve stále větší míře budou senzorové sítě také schopny sdílet informace, být dotazovány a programovány vzdáleně přes internet. To umožní z velké části nastupující standardy vyvinuté organizací Open GIS Consortium, jejíž cílem je učinit všechny senzory a snímací nástroje, včetně jejich dat, odhalitelné, přístupné a, kde to bude možné i ovladatelné skrze celosvětovou síť (World Wide Web)."

„V současné době určité subjekty na vertikálních trzích vyvíjejí senzorové sítě s nimiž komunikují vlastním jazykem. Všechny tyto sítě jsou nezávislé a dokáže je využívat právě jen skupina stojící za jejich zrodem,“ vysvětluje profesor Alabamské univerzity v Huntsvillu a hlavní tvůrce SML (Sensor Model Language) Michael Botts.

"My se snažíme vše usnadnit nasazováním standardizovaných SML rozhraní k současnému hardwaru a softwaru,“ podotýká výkonný ředitel organizace Open GIS Carl Reed. „Naše vize budoucnosti sestává z více autonomních senzorových sítí, které budou samy jednat a komunikovat se senzory. Konečně pak doufáme, že uživatelé budou moci kombinovat data z různých senzorových sítí a pořádat je na prostorových displejích,“ přemítá Botts.

Prospěšná technologie

Praktické příklady využití nastupujícího fenoménu jsou například v ochraně životního prostředí či provozu firmy: Kupříkladu senzor vysazený poblíž olejové skvrny bude sbírat data v reálném čase. Ty lze pak zkombinovat z informacemi ze senzoru pro monitorování pohybu větru a zjistit směr i velikost dalšího šíření znečištění.

Společnost zas může kombinovat data ze senzorů umístěných v nákladových kontejnerech, které jsou na cestě do fabriky, s produkčními daty, aby mohla kontinuálně operovat s co nejnižším stavem zásob.

"Standardizování postupně přinese takovou úroveň spolupráce senzorových zařízení, počítačových systémů, sítí i softwaru, která dnes prakticky neexistuje. Lze předpokládat pozitivní dopad takového vývoje na podnikové IT, neboť ze získaných informací budou společnosti těžit ve fázi rozhodování (o nákupech, zásobování i v dalších krocích). Firmy dostanou možnost vkládání nových Plug-and-Play technologií pro slučování získaných dat, zároveň se sníží cena přístupu k provozním informacím."

autor Patrik Khudhur