Умная пыль будет работать годами

DARPA разрабатывет сенсоры с минимальным энергопотреблением 8 Июль 2016, 13:53
Исследователи из университета Калифорнии занимаются созданием сенсорной технологии с максимально низким потреблением энергии, которая наконец-то сможет удовлетворить запрос министерства обороны США на надежные пассивные сенсоры.

Финансируемая DARPA программа N-ZERO создана, чтобы разработать физические, электромагнитные и другие сенсоры, способные оставаться в пассивном режиме — практически не тратя энергию — до того момента, как их не разбудит какое-либо воздействие.
State-of-the-art military sensors today rely on “active electronics” to detect vibration, light, sound or other signals. That means they constantly consume power, with much of that power and time spent..
Большая часть современных аналогов полагаются на активную электронику, чтобы отслеживать ситуацию в окружающем пространстве. Такой метод требует постоянных затрат энергии и ограничивает срок автономной работы устройства неделями, днями и даже меньше. 

В рамках исследовательской программы N-ZERO планируется использовать метод, при котором электроника начинает работать лишь после того, как будет зарегистрирован определенный возбудитель. Предположительно, таким образом время автономной работы можно растянуть на годы.
Концепция применения пассивных датчиков
Источник: http://www.darpa.mil/  
Изначальная цель — разработать сенсоры, которые практически не потребляют энергии в спящем режиме и включаются при определенных условиях. Например, если рядом проезжает машина или включается генератор. «Идея заключается в том, что можно взять маленькие сенсоры на [батарейках от часов] и разбросать их в каком-либо месте каждые метров тридцать» - говорит глава команды исследователей Девид Хорсли, профессор инженерного факультета Калифорнийского университета. «Заполнив такими устройствами периметр, можно спокойно сидеть и ждать, пока грузовик или машина не проедут мимо — сенсоры сразу сообщат вам о том, что что-то произошло».
Девид Хорсли, профессор инженерного факультета Калифорнийского университета
Кроме Хорсли в команде N-ZERO есть еще два профессора инженерии — Радживан Амиратаджа и Сяогуан Лео Лиу, а также исследователь Джеронимо Сеговиа-Санчес.

Работая по гранту DARPA в $1.8 миллиона, команда Хорсли объединилась с компанией InvenSense (Сан Хосе, Калифорния), которая занимается датчиками для телефонов — гироскопами, акселерометрами и так далее. «DARPA хочет получить технологию, у которой будет реальное применение» - говорит Хорсли. «Одна из сильных черт нашей программы — мы напрямую работаем с крупным производителем, поэтому наши устройства легко можно будет поставить на поток в конце программы.»

Новая технология может серьезно увеличить время автономной работы сенсоров. Существующие экономичные аналоги в смартфонах потребляют около 10 милливатт, приблизительно в миллион раз больше, чем то, что сейчас разрабатывает команда Хорсли. По его словам у них уже испытываются «сенсоры которым нужно меньше 10 нановатт».
Проект, запущенный в конце прошлого года, сейчас находится на первой из трех составляющих его фаз. Каждая из них должна занять около 12 месяцев. «К концу первой фазы, мы сможем продемонстрировать рабочие устройства» - поделился Хорсли. 

«У нас уже есть очень экономичный датчик ускорения и микрофон. Мы передадим их государству, а они отдадут устройства на независимую оценку в лабораторию Линкольна в Массачусетский технологический институт.»

Чтобы перейти ко второй фазе, ученые должны будут доказать, что их разработка может быстро определить присутствие автомобиля или грузовика в относительно тихих и спокойных условиях. «Но нам не нужна способность различать между машинами» - отметил Хорсли.
«Однако в рамках второй фазы нам уже будут ответы на уровне «Это был грузовик» или «Это была машина».»

Хорсли считает, что в недалеком будущем сенсоры смогут активироваться не только такими вещами, как шум. Можно, например, сделать микрофон, который постоянно ищет какое-либо слово. «Тут идея в том … чтобы не нужно было использовать процессор или посылать информацию в облако, чтобы выявить отдельное слово» - говорит Хорсли. «До этого еще достаточно далеко, но мы уже на правильном пути.»

Технология создания сетей беспроводных датчиков на основе микророботов
Интернет вещей
В случае успеха, N-ZERO может быть использована далеко за пределами военных датчиков, используемые технологии смогут так же применяться в интернете вещей, постоянно расширяющейся глобальной сети устройств без проводов. По прогнозам, рынок интернета вещей достигнет 30 миллиардов долларов к 2020 году и сможет принести разработчикам существенную прибыль. 

В настоящий момент ценность взаимосвязанных датчиков подрывается необходимостью наличия локального источника питания или возможности заряда или замены батареи. А интернет вещей сегодня применим только к устройствам, которые могут быть либо подключен к электрической розетке или находится там, где люди могут активно заботиться о них.


Работая над программой N-ZERO, DARPA хочет помочь сделать интернет вещей более эффективным и действенным инструментом, удобным миллионам людей для жизни, а правительству для слежки и анализа.