Datamaskiner i et korn av sand: Hvordan 'flekkete' databehandling vil forandre verden

Når prosessorer krymper og blir mindre strøm sultne datamaskiner finner veien til steder de aldri har vært før - på mennesker, dyr og i miljøet rundt oss.

Smarttelefonene vi bærer rundt i lommene, er bevis på hvor mye datakraft som kan klemmes ut av små batterier.

Krym datamaskinen ned fra en smarttelefon til en enkel prosessor, trådløs radio og noen sensorer, og du har en enhet som kan sitte og samle inn data i mer enn et år før den må byttes ut.

Ankomsten av laveffektbrikker av typen Arm Cortex-M0 + -prosessor - som bare bruker omtrent 30 prosent av kraften til åtte og 16-biters prosessorer som er tilgjengelig i dag - kan bygges inn i bygninger, hverdagsgjenstander og klær for å lage ting 'bevisst' om miljøet sitt og i stand til intelligente beslutninger.

Et slikt eksempel på anvendelsen av disse teknologiene er LivingPlanIT med sin teknologi for å støtte smarte byer som marsjaler trafikk for å redusere trafikkoverbelastningen og lede ressursene dit de trenger.

En annen gruppe jobber med det det kaller datamaskiner du kan glemme, som sitter usett og suger opp informasjon, er Centre for Speckled Computing ved University of Edinburgh i Skottland.

En Pek på pusteovervåker. Foto: Center for Speckled Computing

Enhetene - kjent som flekker - kan fungere i opptil et år uten å bli ladet manuelt fordi de er avhengige av armprosessorer med lav effekt, energieffektive radiosendere og fungerer på en måte som minimerer batteribruken.

Senterets testenheter blir brukt til å overvåke pusten fra NHS-pasienter, for å spore bevegelsene til ville hester og til lave bevegelser.

Men Janek Mann som er ansvarlig for maskinvaren og firmware ved Center for Speckled Computing, spår en eksplosjon i bruken av disse innebygde enhetene for å fange opp data i miljøet.

"Jeg ser på det som å utvide beregningen fra datamaskinen din og mobiltelefonen din, " sa han.

"Du kan gjøre mer enn du kan gjøre med en telefon eller en datamaskin fordi du kan plassere sensoren på stedet der den kan være til mest nytte.

"Poenget er at dette er beregningsenheter som du glemmer. Det unike med enhetene vi bygger er den ekstremt lave effekten til dem."

Å kunne slippe fra intelligente sensorer i miljøet og la dem rapportere, åpner for nye applikasjoner for databehandling sa Mann.

For eksempel når det gjelder RESpeck pusteovervåkning, er det en fyrstikkstørrelse som bæres av pasienten som fanger opp pustefrekvensen og gir den tilbake til legen sin. Pasienten bare fortsetter med hverdagen, det er ikke noe behov for dem å lade enheten eller laste ned dataene, den tar vare på prosessen i bakgrunnen.

På samme måte når enheten overvåker hestene, beregner flekken dyrets posisjon ved hjelp av GPS-en ombord og videresender den tilbake til basestasjoner som ligger rundt naturreservatet uten behov for menneskelig interaksjon.

Effektkrav minimeres av måten de fungerer på. For eksempel overfører pustemonitoren bare når den er innenfor rekkevidden til en hjemmebase og gjør det i veldig korte skader - noe som minimerer avløpet på batteriet. I mellomtiden behandler hestesporet data på enheten for å redusere mengden data som sendes, noe som er 10 ganger mer strømeffektivt enn å sende rå data som skal behandles eksternt.

Hestesporingsenheten inkluderer også en solcelle som lader enheten mens den er i drift.

Enheten som brukes til bevegelsesfangst demonstrerer det store utvalget av sensorer som kan pakkes på bittesmå datamaskiner med lite strøm. Det inkluderer et gyroskop for å måle enhetens orientering, et magnetometer som forteller hvilken vei som er nord, en trykksensor som måler høyde over havet og et infrarødt termometer som måler temperatur. Den har også en radioforsterker som gir den et trådløst område på 100 meter.

Men dette er bare starten i følge Center for Speckled Computing. Visjonen om morgendagens innebygde datateknologi med lav effekt, gjør at dagens matchbox-størrelser ser like klønete ut som en tårn-PC.

Senterets nettsted forutsier en fremtid der flekkene vil være "rundt 1 mm kubbe halvlederkorn som kan føle og beregne lokalt og kommunisere trådløst.

"Hver flekk vil være autonom, med sin egen fangenskap, fornybar energikilde. Tusenvis av flekker, spredt eller sprayet på personen eller overflatene, vil samarbeide som programmerbare datanettverk kalt Specknets.

"Datasensing og informasjonsbehandlingsevner vil fragmentere og forsvinne i hverdagens gjenstander og i livsmiljøet."

© Copyright 2020 | mobilegn.com