Ještě chytrý prach: jsou zdrojem energie živé buňky?

Chytrý prach mě docela zaujal, tak pro začátek krátký článeček přeložený z Wikipedie. Zajímavou informací je, že zdrojem energie pro tento prach mohou být živé buňky, viz dále. Že by souviselo sypání prachu a padání slizu? Omlouvám se technikům za neznalost přesné terminologie, oni jistě pochopí nebo opraví.

Originál článku z Wikipedie zde.

Překlad: Smart Dust: Inteligentní prach

Inteligentní prach je termín užívaný k označení sítě drobných bezdrátových mikroelektromechanických systémů (MEMS) - sensorů, robotů či zařízení istalovaných s bezdrátovou komunikací, které mohou detekovat (např.) světlo, teplotu nebo vibrace.

Vzhled a složení

Zařízení neboli "roztoči" mohou být velikosti zrnka písku, nebo dokonce prachové částice. Každý roztoč obsahuje samostatný sensor, počítač, komunikaci a zdroj energie.

Když se vytvoří jejich shluky, tvoří tito roztočí automaticky vysoce flexibní, energeticky nenáročnou síť použitelnou od systémů kontroly podnebí až po prostředky k zábavě, které spolupracují s informačními zařízeními.

Pojem "chytrý prach" zavedl Kristofer S. J. Pister z University of California v roce 2001. (1), i když stejné myšlenky existovaly ve science fiction i dříve (The Invincible - Nepřemožitelní, 1964). Nedávná recenze (2) diskutuje různé techniky, jak zmenšit sensorové sítě chytrého prachu z milimetrového měřítka na úroveň mikrometru.

Někteří připisují pojmy kolem inteligentního prachu projektu PARC, zvanému Smart Matter (Inteligentní hmota) (3).

Zařízení ve formě chytrého prachu budou založena na subvoltové či hluboce subvoltové nanoelektronice a budou obsahovat mikrozdroje energie s pevnými stabilními impulsními superkondenzátory (nanoionické superkondenzátory).

Použitelnou technologií na doplnění chytrého prachu může být rovněž nedávno vyvinutá nanoradiotechnologie. (4)

Aplikace

Typickým scénářem použití je rozptýlení stověk těchto sensorů kolem budovy či nemocnice k monitorování, teploty či vlhkosti, sledování pohybu pacientů, či informace o katastrofách jako např. zemětřesení. Ve vojenství mohou působit jako dálkový sensor ke sledování pohybu nepřítele, detekci jedovatého plynu či radioaktivity. Jednoduchost a levnost použití vzbudily obavy o soukromí, nejprve v příbězích science fiction, jako např. Pray od M. Crichtona.

Za těmito projevy leží nově vzniklý svět velmi rozsáhlých sítí, které kombinují "roztoče" a přenosná zařízení s dalšími technologiemi ke zlepšení síly, trvanlivosti a dosahu monitoringu. Projekt vědecké nadace EarthScope za 200 miliónů dolarů staví 3000 stanic, které mají sledovat slabá zemětřesení, měřit deformace zemské kůry a tvořit trojrozměrnou mapu zemského vnitřku od kůry až po jádro. Asi 2000 dalších zařízení má být mobilních, poháněných bezdrátově sluncem či větrem, a v průběhu desetiletí se 400 zařízení má pohybovat na východ ve vlně od Kalifornie přes celé státy. Cílem je odhalit tajemství formování a vývoje kontinentu, učinit nové poznatky o vulkánech, systém zlomů, minerálních ložisek a zemětřesení. Projekt EarthScope byl zahájen v roce 2003 a má být dokončen v roce 2008 a fungovat do r. 2023.
(William J. Broad, A Web of Sensors, Taking Earth's Pulse (New York Times))

Nové způsoby získávání energie

Pro nepřetržitý všudypřítomný computing generace drobných vzájemně komunikujících objektů jsou v současné době testovány nové technologie na poskytování energie. Jsou to zdroje energie vytvářené ze světa živých organismů, přístoje na mikrospalování, nukleární baterie a další prostředky, které jsou velmi odlišné od tradičních baterií. Vědci v současnosti provádějí pokusy na vyřešení, jak zásobovat energií mikroobjekty a v budoucnosti nanoobjekty, a to energií pocházející z živých organismů, jako např. energie ze špenátu, cukru, slimáků nebo much. Tyto nové zdroje energie užívájí ATP molekuly (Adenosine TriPhosphate), které uchovávají fosfáty s vysokou energií, aby uchovaly energii stejně jako ve svalech živých organismů. (5)

Dalšími zkoumanými způsoby jsou také nukleárně poháněné mikrobaterie užívané pro prostředky MEMS. Současný výzkum se zabývá začleněním redioaktivních izotopů do těchto prostředků a výrobu elektřiny za použití termoelektrických jevů.

Realizace

UC Berkeley - projekt Smart Dust vede Prof Pister.
Dust Networks - společnost sídlící v Silicon Valley- komercializuje práci vykonanou v Berkeley.
Arch Rock, společnost zabývající se realizací Wireless Sensor Networks (Sítě bezdrátových sensorů)

Podobná hesla Wikipedie:

Nanotechnology
TinyOS
Localizer (fictional device)
Mesh networking
Wireless Sensor Network
Utility fog

Odkazy, reference

1) Smart Dust: Communicating with a Cubic-Millimeter Brett Warneke, Matt Last, Brian Liebowitz, and Kristofer S.J. Pister, Computer, vol. 34, pp. 44-51, 2001
2) Smart dust: nanostructured devices in a grain of sand, Michael J. Sailor and Jamie R. Link, Chemical Communications, vol. 11, p. 1375, 2005
3) http://www2.parc.com/spl/projects/smart-matter/
4) Bullis, Kevin (2008-02-25). "TR10: NanoRadio". Technology Review (Cambridge: MIT Technology Review, Inc). Retrieved on 2008-02-27.
5) Waldner, Jean-Baptiste (2008). Nanocomputers and Swarm Intelligence. London: ISTE John Wiley & Sons. pp. 154. ISBN 1847040020.

Kdo pracuje s roztoči:
Open source mote designs and TinyOS operating system from UC Berkeley
UC Berkeley Smart Dust Project
Sailor research group at UCSD
SpeckNet reseach groups based in Scotland
Web of Sensors: "V divočině hor San Jacinto podél hlubokého kaňonu mění vědci 30 akrů borového lesa ve futuristickou vizi environmentální studie. Propojují více než 100 drobných sensorů, robotů, kamer a počítačů, které začínají kreslit neobvykle podrobný portrét tohoto svěžího světa, který je domovem pro více než 30 vzácných a ohrožených druhů. Mnohé z těchto nástrojů jsou bezdrátové. Prostředky velikosti balíčku karet - známé jako roztoči, podle prachových roztočů..."