Brug tussen mens en machine geslecht

Elektronische zintuigen krijgen rekenkracht

Tien jaar geleden sprak men nog van science fiction als het ging over computers met de omvang van een muntstuk. Tegenwoordig zijn die realiteit. De grootste chipbakker van de wereld heeft succesvolle experimenten uitgevoerd met miniatuur pc's, die het 'motes' noemt. Ze maken het verzamelen van gegevens kinderspel.

Vliegende webservers
Intel is niet de enige speler op de markt die zich bezig houdt met sensornetwerken. Britse onderzoekers van de universiteit van Essex experimenteren met gemodificeerde helikopters die onderling met elkaar in contact staan en gegevens uitwisselen via Bluetooth. De onbemande machines (UAV's) zijn gebaseerd op een speelgoedhelikopter van $69 en uitgerust met Gumstix-microprocessors en een Linux besturingssysteem (kernel 2.6). Het doel van de academici is om de vliegende computers zo op elkaar af te stemmen dat een zwerm helikopters als één collectief opereert, maar tegelijkertijd ook autonoom gegevens analyseert.
Zo zijn er motes aangebracht op onder andere de beroemde Golden Gate-brug in San Francisco. Ze vormen samen een netwerk op basis van Bluetooth en verzamelen gegevens over het verkeer op de brug, de invloed van de wind op de constructie en mogelijke aardschokken. De motes vormen onderling een ad-hoc netwerk (ook wel een multi-hop genoemd), waarmee een netwerk van vele kilometers gerealiseerd kan worden. Doordat de apparaten met sensoren zijn uitgerust kunnen allerlei gegevens gemeten worden, die via het netwerk terechtkomen bij een gateway of webserver. Op die manier kan een gebied 24 uur per dag in de gaten worden gehouden, waarbij een grote hoeveelheid data in kaart wordt gebracht. "Het netwerk van motes kan maandenlang in stand worden gehouden zonder dat er onderhoud nodig is", zegt Markus Weingartner, Technology Education Manager bij Intel.
"Eén exemplaar werkt een maand lang op één knoopcel of zelfs een half jaar op een enkele AA-batterij." Dit efficiënte energiegebruik wordt mede bereikt doordat de mote het grootste deel van de tijd in slaapstand staat. Pas wanneer een sensor een verandering signaleert die verwerkt moet worden, komt hij razendsnel tot leven, om vervolgens weer terug te keren naar de slaapstand. Toch is de energievoorziening nog een zwak punt. Weingartner: "Het wisselen van een paar batterijen is geen probleem, maar in het geval van honderden motes is dat onbegonnen werk. Wanneer de motes ingebouwd worden in machines zou de energie daarvan afgetapt kunnen worden, waardoor de energietoevoer stabiel blijft."

Open architectuur

Een mote bestaat uit een ARM-microprocessor, geklokt op 12 MHz, met 64 KB RAM en 512 KB flashgeheugen. Een Bluetooth radio is standaard aanwezig en heeft een bereik van ruim 30 meter. Verder zijn er aansluitingen voor een communicatieprotocol als USB en een voor externe apparaten zoals een sensor of camera. Op het printplaatje is tevens een antenne geïntegreerd, die optioneel nog extern verlengd kan worden. De printplaat meet 2,8 bij 2,8cm in breedte. Als besturingssysteem wordt TinyOS gebruikt, een open-source platform van de universiteit van Berkeley (Californië, VS). Dit systeem is speciaal ontwikkeld voor draadloze sensornetwerken en wordt momenteel door ruim vijfhonderd bedrijven en projectgroepen gebruikt. De architectuur is zonder aanvullende componenten uit te breiden. Het neemt daardoor weinig geheugenruimte in beslag en is gemakkelijk aan te passen aan nieuwe componenten en fysieke interfaces.
Het sensornetwerk is een gezamenlijk project van Intel en academici van de universiteit en loopt al sinds 2002. Men realiseerde zich het enorme potentieel van de huidige generatie microprocessors die in staat zijn om enorme hoeveelheden data te verzamelen. Was hier twee decennia terug nog een omvangrijke mainframe-machine voor nodig, tegenwoordig past de technologie op een printplaat die niet veel groter is dan een munt. "Het gaat er niet meer om wat computers allemaal voor ons kunnen doen", zegt Weingartner, "maar om wat computers beter kunnen doen dan wijzelf. De motes laten zich

Interessante links
http://www.intel.com
http://www.tinyos.net
http://www.greatduckisland.net
http://gridswarms.essex.ac.uk
http://www.xbow.com
in bepaalde zin vergelijken met airbags en ABS in een auto; een computer neemt een probleem waar en reageert veel sneller dan waartoe een mens ooit in staat zal zijn. De kostprijs van een mote ligt momenteel rond de vijftig dollar per stuk en bij hogere productie zal dat nog verder dalen. Dat schept een enorm potentieel voor allerlei toepassingen."
Weingartner verwacht dat motes in de nabije toekomst ingebakken zullen worden in machines. Op die manier kan simpel en goedkoop worden bijgehouden hoe er gepresteerd wordt, of er complicaties zijn en wanneer onderdelen vervangen moeten worden. Voortijdige registratie van problemen kan een enorme kostenbesparing opleveren.

In de praktijk

De afgelopen jaren zijn er verschillende experimenten geweest, waarbij sensornetwerken zich bewezen hebben. Zo werden er honderden motes op Great Duck Island geplaatst, een onbewoond eiland voor de kust van Maine (VS), om de populatie van vogels te bestuderen. Jarenlang werd het leef- en broedgedrag op afstand in de gaten gehouden, zonder daarbij de natuurlijke leefomgeving te verstoren. De resultaten waren live te volgen via een publieke website. Bij een ander experiment werden 65 motes geplaatst in een wijngaard met een omvang van een hectare. Het netwerk van sensoren verzamelde informatie over temperatuur en neerslag gaf zo precies aan welk deel van het veld rijp was om gerooid te worden en welk deel nog wat langer kon blijven staan. Dergelijk micromanagement kan een waardevol hulpmiddel zijn in de landbouw, omdat het aangeeft hoe er maximaal gebruik kan worden gemaakt van het land: welk type plant groeit het beste op welke plek, gedurende welke tijd? Bij andere projecten werden de motes ingezet om Alzheimer-patiënten te monitoren en bij tankers van oliemaatschappijen, waarbij motes in staat waren enkele controlefuncties van medewerkers over te nemen.
Gezien de kostprijs en de open architectuur zijn er legio mogelijkheden te bedenken voor sensornetwerken, zowel voor het bedrijfsleven als huishoudelijke zaken. Academici hebben al motes ontworpen die tijdig waarschuwen wanneer de planten water nodig hebben.

x

Om te kunnen beoordelen moet u ingelogd zijn:

Dit artikel delen:

Stuur dit artikel door

Uw naam ontbreekt
Uw e-mailadres ontbreekt
De naam van de ontvanger ontbreekt
Het e-mailadres van de ontvanger ontbreekt

×
×
article 2005-06-24T00:00:00.000Z Jeroen Horlings
Wilt u dagelijks op de hoogte worden gehouden van het laatste ict-nieuws, achtergronden en opinie?
Abonneer uzelf op onze gratis nieuwsbrief.