Student World

V budoucnu by se měly nacházet všude. Maličké bezdrátové mikroeletromechanické senzory (MEMS), známé rovněž pod označením inteligentní prach, jsou schopny monitorovat teplotu, vlhkost, zátěž i pohyb v prostředích tak odlišných, jako jsou pole, mosty, továrny či válečné lodě. A získané informace pak předávají dál.
Představme si, že by byly MEMS implantovány v lidském těle a v pravidelných intervalech odesílaly například údaje o zatížení nohy chirurgovi, který pacientovi implantoval umělý kolenní nebo kyčelní kloub. Zní to jako sci-fi? Vzhledem k extrémně rychlému pokroku v oblasti inteligence a flexibility řídicích prvků mikrosenzorů nejsou podle odborníků podobné chytré implantáty nijak nesmyslnou představou.

Pokroky ve vývoji

Zhruba do loňského roku byl podobný scénář nerealizovatelný vzhledem k omezením jak napájení, tak programovatelnosti většiny senzorů a senzorových sítí. Senzory běžně produkují ohromný nepřetržitý proud dat, který rychle vyčerpá energii v dostupných bateriích.
Firma MicroStrain však s finanční pomocí amerického námořnictva provádí experimenty s piezoelektrickými materiály, které při zátěži produkují elektrickou energii. Tímto způsobem by senzory mohly čerpat potřebnou energii z vibrací na podlaze továrny nebo z pohybu osoby, v jejímž těle jsou implantovány.
Výzkumní pracovníci také ladí software tak, aby senzory byly schopny dodávat souborné informace, jako jsou statistiky nebo varování při překročení určitých hodnot, namísto nepřetržitého toku dat. Tím lze také uspořit energii.
V kalifornském Palo Alto Research Center experimentuje tým, který vede Feng Zhao, s energetický úsporným algoritmem, jenž by umožnil senzorům autonomní sebeúkolování. To by mělo vést ke sběru a přenosu informací na základě jejich užitečnosti.
„Je to velmi podobné způsobu, jakým lidé sledují informace,“ říká Zhao. „Nemůžete věnovat pozornost všem stimulům. To, co se snažíme vytvořit, je distribuovaná pozornost senzorových sítí. Jedná se o schopnost přesunout a soustředit pozornost v případech, kdy se objeví nové zajímavé stimuly.“

Malinký OS

Mezitím společnost Intel vytvořila ve spolupráci s Kalifornskou univerzitou open source operační systém TinyOS, který mimo jiné umožňuje senzorům a jejich sítím podávat souhrnná hlášení nebo různým způsobem klasifikované informace.
„TinyOS promění senzory na programovatelné směrovače. Můžete naprogramovat, co se má dít v blízkosti senzoru a co se má dít na síti,“ vysvětluje David Culler, profesor počítačových věd z Berkeley.
„Tyto v reálném čase získávané informace jsou ukládány v TinyDB, která proměňuje fyzický svět v databázi,“ říká Culler. „Namísto provádění SQL dotazů sloužících k získání informace z TinyDB můžete klást dotazy proudu dat z reálného světa. Pokud se zaměříte třeba na oblast energetiky, zjistíte, že v současnosti používaná zařízení jsou již značně zastaralá; a možnost sledovat dění prostřednictvím inteligentních senzorů by tu bylo velkým přínosem.“

Možné dopady

Důsledky takového pokroku pro firemní IT oddělení jsou podle Cullera ohromné. „Lidé z těchto oddělení si musejí uvědomit, že se objevuje nová třída počítačů, a za pět let bude drtivá většina zařízení v jejich firmách mít právě podobu senzorů zapojených do sítě,“ konstatuje.
Firmy proto budou čelit složitým požadavkům na šířku pásma v síti, na prostor pro ukládání dat a na správu těchto dat. Nejde však rozhodně o nepřekonatelné problémy — řada z nich koneckonců doprovázela svět IT v různých proměnách již v minulosti.
Například typický výrobce polovodičů v současnosti zpravidla využívá více než 5 000 různých senzorů. „Nyní existují elektroinženýři, kteří senzory obcházejí a shromažďují z nich údaje. Ve velmi krátkém době budou tyto údaje proudit v reálném čase,“ předpovídá Culler. „To představuje zcela nový druh IT aktiv, s nimiž bude nutno se vypořádat. Dovolí to sledovat určitá místa způsoby, které dosud nebyly možné, a také monitorovat interakci mezi různými věcmi.“

Dálkové ovládání

Zajímavé je, že senzorové sítě budou také schopny sdílet informace a bude je možné programovat a dotazovat vzdáleně přes internet, což umožní provádět různé specifické úlohy. Bude to možné zejména díky vznikajícím standardům vytvářeným v rámci sdružení Open GIS Consortium, což je mezinárodní organizace, jejímž cílem je vytvářet všemožné typy senzorů, nástrojů a zobrazovacích zařízení umístěných na webu, a dále úložiště senzorických dat, která jsou zjistitelná, přístupná a — pokud je to nutné — též ovladatelná přes web.
„Právě nyní určité skupiny na vertikálních trzích vytvářejí senzorové weby, s nimiž umějí komunikovat pomocí jejich vlastního jazyka. Veškeré tyto weby však zatím může využívat pouze úzká skupina lidí,“ vysvětluje Michael Botts, profesor Alabamské univerzity a hlavní architekt jazyka SML (Sensor Model Language), který představuje standardní kódovací schéma XML pro metadata, jež popisují senzory a senzorické údaje.
V budoucnu by ale měla být některá získaná data běžně přístupná všem. „Snažíme se celou věc usnadnit vytvořením standardizovaných SML rozhraní, která by představovala jakýsi obal kolem stávajícího hardwaru a softwaru,“ říká Carl Reed, výkonný ředitel specifikačního programu Open GIS.
„Vizí budoucnosti jsou autonomnější senzorové weby, které mohou fungovat a komunikovat samy o sobě,“ dodává Botts. Pracovníci GIS předpokládají, že uživatelé nakonec budou moci kombinovat data z různých senzorových sítí a vytvářet jejich prostorová zobrazení. Například americké inspekce životního prostředí by mohla zkombinovat v reálném čase shromažďované údaje ze senzorů, které se nacházejí v blízkosti místa úniku chemikálií spolu se senzorickými údaji o větru, a stanovit tak velikost a směr chemického mraku, způsobeného zmíněným únikem.
Firmy by zase mohly kombinovat data ze senzorů v přepravních kontejnerech spolu s výrobními údaji tak, aby mohly fungovat nepřetržitě s nejnižším možným stavem zásob.
„Standardy začaly vytvářet takou úroveň interoperability, která dosud neexistovala,“ říká Reed. „Pro firemní IT spočívá přínos v tom, že mohou využít informací v rámci celého rozhodovacího cyklu. Bude mít možnost využít nových plug-and-play technologií k syntéze dat. Tím také dojde ke snížení nákladů na zpřístupnění informací.“

Tento článek je překladem z amerického Computerworldu. Vyšel v českém vydání CW 18/2004.

autor Julia Kingová