Automatické sítě

Posledních několik víkendů jste strávili hledáním dokonalé lampy, která by rozjasnila ten stinný kout obývacího pokoje. Když ji konečně přinesete domů a zapojíte, síť pohybových senzorů a měřičů osvětlení v domě okamžitě zaznamená pochodeň a zapne ji – ale pouze v případě, že je tma a vy jste v místnosti. A pokud se rozhodnete vyměnit ji za lampu v ložnici, žádný problém: síť to zjistí, jakmile budete hotovi.

Teoreticky by propojení senzorů, spotřebičů a dalších zařízení, aby mohly komunikovat a spolupracovat, mohlo usnadnit život a zvýšit produktivitu. Realita – alespoň prozatím – je taková, že zřízení takových sítí je drahé a zdaleka ne snadné, zvláště pokud zahrnují tisíce nebo dokonce miliony komponent.

Tento příběh byl součástí našeho vydání z května 2002

• Viz zbytek čísla
• předplatit

Nyní se sítě zařízení, která se sama organizují – navzájem bezdrátově a automaticky, bez lidského zásahu – přesouvají z výzkumných laboratoří na trh. Ve své první inkarnaci propojí velké množství senzorů v továrnách a průmyslových zařízeních, ale během několika let se přesunou do kancelářských budov, domů, dokonce i na zemědělská pole. Společnosti jako MIT Media Laboratory spinoff Ember, Motorola a Sensoria se sídlem v San Diegu se chystají vytvářet a prodávat bezdrátová rádia a mikročipy, které umožní připojení zařízení od teplotních senzorů po sprinklery do samoorganizujících se sítí [ Recenze technologie člen představenstva Robert Metcalfe je investorem a členem představenstva společnosti Ember. Ed.]. Je to skutečně jediná forma sítě, která může fungovat pro mnoho a mnoho malých objektů, říká Michael Hawley, výzkumník MIT Media Lab. Důsledky toho budou skutečně magické jako cokoliv, co jsme v technologii viděli.

V samoorganizující se síti, říká spoluzakladatel a hlavní technologický ředitel společnosti Ember Rob Poor, stačí tyto uzly odtrhnout a oni se navzájem objeví a zjistí, jak dostat data zpět tam, kam je chcete dostat. Jinými slovy, každý prvek automaticky rozpozná každý jiný prvek. Bez jakékoli vnější pomoci pak musí zařízení určit, jak dostat data tam, kam potřebují.

Jednou samostatně fungující sítí, která se pomalu dostává do komerční sféry, je bezdrátový systém Bluetooth. Tento systém, původně navržený výrobcem mobilních telefonů Ericsson, aby nahradil kabely vedoucí mezi zařízeními, jako jsou počítače a tiskárny nebo mobilní telefony a náhlavní soupravy, umožňuje vzájemné propojení až osmi zařízení. Když se jakékoli zařízení vybavené levným rádiem Bluetooth přiblíží přibližně na 10 metrů od jakéhokoli jiného produktu s podporou Bluetooth, obě zařízení automaticky zahájí spojení.

Bluetooth je docela dobře navržený pro to, co měl dělat, což bylo umožnit všem zařízením, která nosíte, spolu komunikovat, říká spoluzakladatel a hlavní vědec společnosti Ember Andy Wheeler. Limit osmi zařízení a design sítě Bluetooth však brání užitečnosti systému pro aplikace, které vyžadují stovky nebo tisíce zařízení rozmístěných na velké ploše.

Většina bezdrátových sítí, včetně Bluetooth a populárních sítí Wi-Fi 802.11b používaných k připojení počítačů k internetu, využívá organizaci typu speak-and-hub, ve které jedno zařízení funguje jako centrální přístupový bod, se kterým musí komunikovat všichni ostatní členové sítě. přímo. To se ukazuje jako nepraktické v prostředích, jako jsou továrny, které jsou plné strojů, tlustých betonových zdí a dalších rádiově nepřátelských věcí. Zde přichází ke slovu Ember a podobné návrhy sítí. Se síťovými protokoly Ember vypadají rádiové sítě jako síť: každé zařízení okamžitě rozpozná ostatní zařízení v okolí a může mluvit se všemi svými sousedy a předávat si data. Každý uzel je tak trochu router, říká Poor. Posílá zprávu správným směrem.

Počáteční aplikací sítí Ember bude výměna drahé elektroinstalace v oblastech, jako jsou výrobní haly. Další využití systému se objeví s poklesem cen. Například teplotní, světelné a pohybové senzory mohou být umístěny v kancelářských budovách a propojeny s osvětlovacími a ventilačními systémy. Síť by pak byla schopna rozpoznat, kdy lidé pracovali v různých částech budovy, a zapínat světla, topení nebo chlazení pouze v případě potřeby. Stejná myšlenka bude nakonec aplikována na domácí automatizaci, říká úřadující generální ředitel společnosti Ember Adrian Tuck. Tuck uvádí bezpečnostní systémy jako další nově vznikající aplikaci. Například propojené senzory biologických zbraní umístěné v klimatizačních kanálech v celé budově nebo v úpravnách vody by mohly nabídnout včasné varování před teroristickým útokem. (viz Networking the Infrastructure, DĚTI prosinec 2001) .

Výzkumníci Motoroly vidí také zemědělské aplikace. Vlhkostní senzory rozmístěné po celém poli mohly být propojeny se zavlažovacími systémy a signalizovaly, že obří sprinklery se aktivují pouze tehdy, když je část pole suchá, místo v pravidelných intervalech, což šetří vodu a peníze. Stejné schéma může být použito v systému sprinklerů na zahradě.

Samoorganizující se architektury se objevují i ​​pro složitější sítě. Inženýři ve výzkumném středisku IBM Almaden Research Center v San Jose v Kalifornii prototypují systém ukládání dat složený z kolektivních inteligentních kostek: hustě zabalená zařízení, z nichž každé se skládá z mikročipu, určité paměti a několika pevných disků. Několik stovek cihel by se spojilo a vytvořilo jeden masivní úložný systém. Software umožňuje kostkám rozpoznat přidání nových kostek a zjistit nejlepší způsob, jak mezi nimi posílat data pro uložení. Podobně, pokud cihla selže, systém najde způsob, jak ji obejít.

Cílem cihlového systému je zjednodušit a zlevnit správu úložných serverů. Moidin Mohiuddin, hlavní manažer pokročilých úložných systémů v laboratoři, odhaduje, že jeden správce může v současné době spravovat přibližně jeden terabajt nebo jeden bilion bajtů dat. Doufá, že systém složený z cihel by toto číslo mohl tisíckrát zvýšit. Moidin říká, že architektura by mohla fungovat i pro jiné typy serverů a nakonec dokonce i pro PC, takže nastavení domácí nebo kancelářské sítě je tak jednoduché, jako zapnutí počítačů.

Jak se prosazují do stále více systémů, samoorganizující se sítě neudělají nic menšího, než že změní způsob, jakým se vztahujeme ke všemu, od našich počítačů po naše zařízení, a učiní je, ne-li chytřejšími, alespoň užitečnějšími. Myslím, že [sítě] se objeví nejrůznějšími kreativními způsoby, říká Hawley z MIT. Výsledkem bude radikální zjednodušení způsobu, jakým interagujeme s věcmi kolem nás.

Některé společnosti v samoorganizujících se sítích

Společnost aplikace Sensoria (San Diego, CA) Automatizace domácích a kancelářských budov; automobilové aplikace Motorola (Phoenix, AZ) Výměna drátů pro továrny; automatizace domácích a kancelářských budov Výzkumné centrum Palo Alto (Palo Alto, CA) Vojenské aplikace a obrana vlasti MeshNetworks (Maitland, FL) Buněčná náhrada za mobilní širokopásmové hlasové a datové služby

skrýt