Smart Dust – компютри с размерите на снежинка

Как би изглеждал в очите на хората от 50-те години на миналия век един съвременен компютър? Представете си, че за миг може да се пренесете назад в онова време и да изкажете на глас, пред обществеността, че един ден, на компютрите няма да им е необходима цяла стая за разполагане, а ще може да си ги носим спокойно в джоба. Вероятно, биха ви сметнали за луд или най-малкото за великолепен фантазьор, а самото ви предположение би попаднало директно в сферата на добрата научна фантастика.

Днес, спокойно може да кажем, че в скоро време компютрите може да бъдат с размерите на снежинка, например, без това ни твърдение да буди смях и недоверие в околните. Всъщност, отдавна в IT средите се върти идеята за нанокомпютрите, но всичко по реда си!

Миниатюрните компютри ще черпят енергия от околната среда

Тези малки компютри вече имат дори и прякор - „умен прах" Smart Dust). „Те по нищо няма да се различават относно работата си от техните по-големи братовчеди, с които работим в момента", казва Прабал Дута - учен от Университета на Мичиган в Ан Арбър. Те ще имат миниатюрни процесори, които ще изпълняват програмите чрез специална операционна система и ще имат достъп до еднакво малки обеми от RAM и флаш памет. Планът за тези миниатюрни машини е те да бъдат вградени в сградите и другите обекти около нас в обеми със стотици или дори хиляди, като ще предоставят един вид постоянна актуализация на света около нас.

Екипът учени, начело с Прабал Дута работят над създаването на първите прототипи на такива компютри, наречени от тях Michigan Micro Motes. Тези устройства са с размери един кубичен милиметър и са снабдени с датчици за следене на температурата и движението, например, и ще може да изпращат данните чрез радиовръзка. 

Най-интересният и съвсем логичен въпрос е откъде тези миниатюрни компютри ще черпят енергия за своята работа? 

„Визията ни за покриването на света с милиони малки компютри-сензори е много убедителна", казва Джошуа Смит - глава на Sensor Systems Laboratory от Университета Вашингтон в Сиатъл. „В никакъв случай няма да се наложи да бъдете заобиколени от планини от изтощени батерии и изхабени и повредени части от сензорите. Тези, подобни на микроскопични прашинки компютри буквално ще поемат необходимата им енергия от околната среда. Например, сензорите, работещи на пряка слънчева светлина ще черпят енергия от Слънцето, други, които пък се намират в области с големи температурни разлики ще може да използват електричество, създавано от темепратурната амплитуда между горещото и студеното", казва Смит.

Невероятен списък с приложения

„Умният прах" се очертава да направи истински бум в много области. Той може да намери приложение за наблюдение дори на най-незабележимите движения на различни сгради, мостове и небостъргачи. Микрокомпютрите, разположени в един истнски „умен дом", ще могат да анализират и дават информация за осветлението, температурата, нивото на въглеродния окис и др. Компютрите-прашинки, вградени в различните вещи, които ни заобикалят, пък откриват цял нов хоризонт за приложения. Едно от тях е, че ще може да използвате Google за търсене в реалния свят. Например, написвайки в търсачката - „къде са ми ключовете?", ще получите веднага правилния отговор за тяхното местонахождение. 

Миниатюрните компютри ще могат да се ползват и за направата на ефективни медицински импланти, които при поставяне в тялото ще следят в реално време жизнените показатели. Екипът учени от Мичиган, според все още непубликувано тяхно изследване, е успял да имплантира микросензори в туморно образувание в мишка, проследявайки и анализирайки по този начин неговият растеж.

Безжична комуникация

Както може да се предположи, свързването в единна мрежа на тези микрокомпютри ще е най-удачно чрез безжична връзка. Смит и компания работят над т.нар. „безжична идентификация" на сензорните платформи" (WISPs). Те предвиждат радиочестотно свързване, използвайки същия компютърен език, който се ползва за идентификация на най-новото поколение кредитни карти. WISPs платформите също няма да имат нужда от батерии - те ще събират и преобразуват необходимата им енергия от намиращите се в ефира телевизионни и радио сигнали, например. 

Но комуникацията все още си остава основна пречка за новата вълна в компютърната миниатюризация. За едно и също количество енергия, „снежинките" ще са в състояние да извършват около 100000 операции в секунда чрез техния процесор, но към външния свят ще могат да предават едва 1 бит информация. Поне засега!