Automatiske nettverk

Du har brukt de siste helgene på jakt etter den perfekte lampen for å lyse opp det skyggefulle hjørnet av stuen. Når du endelig tar den med hjem og kobler den til, registrerer nettverket av bevegelsessensorer og lysmålere i huset umiddelbart fakkelen og slår den på – men bare hvis det er mørkt og du er i rommet. Og hvis du bestemmer deg for å bytte den med lampen på soverommet, er det ikke noe problem: nettverket finner ut av det så snart du er ferdig.

I teorien kan det å koble sammen sensorer, apparater og andre enheter slik at de kan kommunisere og jobbe sammen gjøre livet enklere og mer produktivt. Realiteten - i det minste for nå - er at å sette opp slike nettverk er dyrt og langt fra enkelt, spesielt hvis de involverer tusenvis eller til og med millioner av komponenter.

Denne historien var en del av mai 2002-utgaven

• Se resten av saken
• Abonnere

Nå flytter nettverk av enheter som organiserer seg - kobler til hverandre trådløst og automatisk, uten menneskelig innblanding - ut av forskningslaboratorier og inn på markedet. I sin første inkarnasjon vil de koble sammen et stort antall sensorer i fabrikker og industrielle omgivelser, men i løpet av få år vil de flytte inn i kontorbygg, hjem, til og med gårdsmarker. Selskaper som MIT Media Laboratory spinoff Ember, Motorola og San Diego-baserte Sensoria er i ferd med å lage og selge trådløse radioer og mikrobrikker som vil gjøre det mulig å koble enheter fra temperatursensorer til sprinklere i selvorganiserende nettverk [ Teknologigjennomgang styremedlem Robert Metcalfe er en Ember-investor og styremedlem. red.]. Det er virkelig den eneste formen for nettverk som kan fungere for mange og mange små objekter, sier MIT Media Lab-forsker Michael Hawley. Konsekvensene av det kommer virkelig til å være like magiske som alt vi har sett innen teknologi.

I et selvorganiserende nettverk, sier Ember-medgrunnlegger og teknologisjef Rob Poor, du bare plunk disse nodene ned, og de oppdager hverandre og finner ut hvordan de kan få data tilbake dit du ønsker å få det til. Med andre ord, hvert element gjenkjenner automatisk hvert annet element. Uten hjelp utenfra må enhetene bestemme hvordan de skal hente data dit de skal.

Et selvetablerende nettverk som sakte gjør kommersielle fremskritt er det trådløse Bluetooth-systemet. Opprinnelig designet av mobiltelefonprodusenten Ericsson for å erstatte kabler som går mellom enheter som datamaskiner og skrivere eller mobiltelefoner og hodesett, lar systemet opptil åtte enheter koble til hverandre. Når en enhet utstyrt med en rimelig Bluetooth-radio kommer innenfor ca. 10 meter fra et annet Bluetooth-aktivert produkt, starter de to automatisk en tilkobling.

Bluetooth er ganske godt designet for det den skulle gjøre, som var å tillate alle enhetene du bærer rundt på å snakke med hverandre, sier Embers medgrunnlegger og sjefforsker Andy Wheeler. Men grensen på åtte enheter og utformingen av Bluetooth-nettverket hindrer begge systemets anvendelighet for applikasjoner som krever hundrevis eller tusenvis av enheter spredt over et stort område.

De fleste trådløse nettverk, inkludert Bluetooth og de populære 802.11b Wi-Fi-nettverkene som brukes til å koble datamaskiner til Internett, bruker en talt-og-hub-organisasjon der én enhet fungerer som et sentralt tilgangspunkt som alle de andre nettverksmedlemmene må kommunisere med direkte. Dette viser seg å være upraktisk i omgivelser som fabrikker, som er fylt med maskiner, tykke betongvegger og andre radiofiendtlige ting. Det er her Ember og lignende nettverksdesign kommer inn. Med Embers nettverksprotokoller ser radionettverkene ut som et mesh: hver enhet gjenkjenner andre enheter i nærheten umiddelbart og kan snakke med alle naboene og sende data videre. Hver node er litt av en ruter, sier Poor. Det sender budskapet videre i riktig retning.

Den første bruken av Ember-nettverk vil være erstatning av kostbare ledninger i områder som fabrikkgulv. Andre bruksområder for systemet vil dukke opp etter hvert som prisene faller. For eksempel kan temperatur-, lys- og bevegelsessensorer plasseres i kontorbygg og kobles til lys- og ventilasjonssystemene. Nettverket vil da kunne fortelle når folk jobber i forskjellige områder av bygningen og slå på lys, oppvarming eller kjøling bare når det er nødvendig. Den samme ideen vil etter hvert bli brukt på hjemmeautomatisering, sier Embers fungerende administrerende direktør Adrian Tuck. Tuck siterer sikkerhetssystemer som en annen ny applikasjon. For eksempel kan nettverksbaserte biologiske våpensensorer plassert i luftkondisjoneringskanaler i en bygning eller i vannbehandlingsanlegg gi tidlig varsling om et terrorangrep (se nettverksbygging av infrastrukturen, BARN desember 2001) .

Motorola-forskere ser også landbruksapplikasjoner. Fuktighetssensorer fordelt på hele et felt kunne kobles til vanningssystemer, og signaliserte at de gigantiske sprinklerne bare skulle aktiveres når en del av feltet var tørt, i stedet for med jevne mellomrom, noe som sparer vann og penger. Den samme ordningen kan brukes i et sprinkleranlegg i bakgården.

Selvorganiserende arkitekturer dukker også opp for mer komplekse nettverk. Ingeniører ved IBMs Almaden Research Center i San Jose, CA, lager prototyper av et datalagringssystem som består av kollektive intelligente klosser: tettpakkede enheter som hver består av en mikrobrikke, noe minne og flere harddisker. Flere hundre av mursteinene ville bli kombinert for å lage et enkelt massivt lagringssystem. Programvare lar klossene gjenkjenne tillegget av nye klosser og finne ut den beste måten å sende data mellom dem for lagring. På samme måte, hvis en murstein feiler, finner systemet en måte å rute rundt den.

Målet med mursteinssystemet er å gjøre lagringsservere enklere og billigere å administrere. Moidin Mohiuddin, laboratoriets seniorleder for avanserte lagringssystemer, anslår at én administrator for øyeblikket kan administrere omtrent én terabyte, eller én billion byte, med data. Han håper et system sammensatt av klossene kan øke dette tallet tusen ganger. Moidin sier at arkitekturen kan fungere like bra for andre typer servere og til slutt til og med PC-er, noe som gjør det like enkelt å sette opp et hjemme- eller kontornettverk som å slå på maskinene.

Etter hvert som de kommer inn i flere og flere systemer, vil selvorganiserende nettverk gjøre ikke mindre enn å transformere måten vi forholder oss til alt fra datamaskinene våre til apparatene våre, og gjøre dem, om ikke smartere, i det minste mer nyttige. Jeg tror [nettverkene] vil dukke opp på alle slags kreative måter, sier MITs Hawley. Resultatet kommer til å bli en radikal forenkling av måten vi samhandler med tingene rundt oss.

Noen selskaper i selvorganiserende nettverk

Selskap applikasjon Sensoria (San Diego, CA) Automasjon av hjemme- og kontorbygg; bilapplikasjoner Motorola (Phoenix, AZ) Tråderstatning for fabrikker; hus- og kontorbyggautomatisering Palo Alto Research Center (Palo Alto, CA) Militære applikasjoner og hjemlandsforsvar MeshNetworks (Maitland, FL) Cellular erstatning for mobilt bredbånd tale- og datatjenester

gjemme seg