Automatiska nätverk

Du har ägnat de senaste helgerna åt att leta efter den perfekta lampan för att lysa upp det skuggiga hörnet av vardagsrummet. När du äntligen tar hem den och ansluter den, känner nätverket av rörelsesensorer och ljusmätare i huset omedelbart av facklan och sätter på den – men bara om det är mörkt och du är i rummet. Och om du bestämmer dig för att byta ut den mot lampan i sovrummet, inga problem: nätverket räknar ut det så fort du är klar.

I teorin kan det göra livet enklare och mer produktivt att koppla ihop sensorer, apparater och andra enheter så att de kan kommunicera och arbeta tillsammans. Verkligheten - åtminstone för nu - är att det är dyrt och långt ifrån enkelt att installera sådana nätverk, särskilt om de involverar tusentals eller till och med miljontals komponenter.

Den här historien var en del av vårt majnummer 2002

• Se resten av frågan
• Prenumerera

Nu flyttar nätverk av enheter som organiserar sig - kopplar till varandra trådlöst och automatiskt, utan mänskligt ingripande - ut från forskningslabb och ut på marknaden. I sin första inkarnation kommer de att koppla ihop ett stort antal sensorer i fabriker och industriella miljöer, men inom några år kommer de att flytta in i kontorsbyggnader, bostäder, till och med lantgårdar. Företag som MIT Media Laboratory spinoff Ember, Motorola och San Diego-baserade Sensoria håller på att skapa och sälja trådlösa radioapparater och mikrochips som kommer att göra det möjligt att ansluta enheter från temperatursensorer till sprinklers i självorganiserande nätverk [ Teknikgranskning styrelseledamot Robert Metcalfe är en Ember-investerare och styrelseledamot. red.]. Det är verkligen den enda formen av nätverk som kan fungera för massor av små föremål, säger MIT Media Lab-forskaren Michael Hawley. Konsekvenserna av det kommer verkligen att bli lika magiska som allt vi har sett inom teknik.

I ett självorganiserande nätverk, säger Embers medgrundare och tekniska chef Rob Poor, plockar du bara ner de här noderna och de upptäcker varandra och kommer på hur de ska få tillbaka data dit du vill ha det. Med andra ord, varje element känner automatiskt igen alla andra element. Utan hjälp utifrån måste enheterna sedan bestämma hur de ska hämta data dit den behöver.

Ett självetablerande nätverk som sakta gör kommersiella framsteg är det trådlösa Bluetooth-systemet. Ursprungligen designad av mobiltelefontillverkaren Ericsson för att ersätta kablar som går mellan enheter som datorer och skrivare eller mobiltelefoner och headset, tillåter systemet upp till åtta enheter att ansluta till varandra. När någon enhet utrustad med en billig Bluetooth-radio kommer inom cirka 10 meter från någon annan Bluetooth-aktiverad produkt, initierar de två automatiskt en anslutning.

Bluetooth är ganska bra designat för vad det var tänkt att göra, vilket var att tillåta alla enheter du bär runt på att prata med varandra, säger Embers medgrundare och chefsforskare Andy Wheeler. Men gränsen på åtta enheter och designen av Bluetooth-nätverket hindrar båda systemets användbarhet för applikationer som kräver hundratals eller tusentals enheter spridda över ett stort område.

De flesta trådlösa nätverk, inklusive Bluetooth och de populära 802.11b Wi-Fi-nätverk som används för att ansluta datorer till Internet, använder en talade-och-hub-organisation där en enhet fungerar som en central åtkomstpunkt som alla andra nätverksmedlemmar måste kommunicera med direkt. Detta visar sig vara opraktiskt i miljöer som fabriker, som är fyllda med maskiner, tjocka betongväggar och andra radiofientliga saker. Det är där Ember och liknande nätverksdesigner kommer in. Med Embers nätverksprotokoll ser radionätverken ut som ett nät: varje enhet känner igen andra närliggande enheter omedelbart och kan prata med alla sina grannar och skicka data vidare. Varje nod är lite av en router, säger Poor. Det skickar budskapet vidare i rätt riktning.

Den första tillämpningen av Ember-nätverk kommer att ersätta dyra kablar i områden som fabriksgolv. Andra användningsområden för systemet kommer att dyka upp när priserna sjunker. Exempelvis kan temperatur-, ljus- och rörelsesensorer placeras i kontorsbyggnader och kopplas till belysnings- och ventilationssystemen. Nätverket skulle då kunna se när människor arbetar i olika delar av byggnaden och slå på belysning, värme eller kyla endast när det behövs. Samma idé kommer så småningom att tillämpas på hemautomation, säger Embers tillförordnade VD Adrian Tuck. Tuck nämner säkerhetssystem som en annan framväxande applikation. Till exempel kan sensorer för biologiska vapen i nätverk placerade i luftkonditioneringskanaler i en byggnad eller i vattenreningsverk ge tidig varning om en terroristattack (se nätverkande av infrastrukturen, BARN december 2001) .

Motorola-forskare ser också jordbrukstillämpningar. Fuktsensorer fördelade över ett fält kunde kopplas till bevattningssystem, vilket signalerade att de gigantiska sprinklerna bara skulle aktiveras när en del av fältet var torrt, istället för med jämna mellanrum, vilket sparade vatten och pengar. Samma system kan användas i ett sprinklersystem på bakgården.

Självorganiserande arkitekturer dyker också upp för mer komplexa nätverk. Ingenjörer vid IBMs Almaden Research Center i San Jose, CA, skapar prototyper av ett datalagringssystem som består av kollektiva intelligenta klossar: tätt packade enheter som var och en består av ett mikrochip, lite minne och flera hårddiskar. Flera hundra av tegelstenarna skulle kombineras för att skapa ett enda massivt lagringssystem. Programvaran låter klossarna känna igen tillägget av nya klossar och komma på det bästa sättet att skicka data mellan dem för lagring. På samma sätt, om en tegelsten misslyckas, hittar systemet ett sätt att dirigera runt den.

Målet med tegelsystemet är att göra lagringsservrar enklare och billigare att hantera. Moidin Mohiuddin, labbets chef för avancerade lagringssystem, uppskattar att en administratör för närvarande kan hantera ungefär en terabyte, eller en biljon byte, data. Han hoppas att ett system som består av tegelstenarna kan öka den siffran tusenfaldigt. Moidin säger att arkitekturen skulle kunna fungera lika bra för andra typer av servrar och i slutändan även datorer, vilket gör det lika enkelt att sätta upp ett hem- eller kontorsnätverk som att slå på maskinerna.

När de tar sig in i fler och fler system, kommer självorganiserande nätverk att göra inte mindre än att förändra vårt sätt att relatera till allt från våra datorer till våra apparater, vilket gör dem, om inte smartare, så åtminstone mer användbara. Jag tror att [nätverken] kommer att dyka upp på alla möjliga kreativa sätt, säger MIT:s Hawley. Resultatet kommer att bli en radikal förenkling av hur vi interagerar med saker omkring oss.

Vissa företag i självorganiserande nätverk

Företag Ansökan Sensoria (San Diego, CA) Hem- och kontorsbyggnadsautomation; bilapplikationer Motorola (Phoenix, AZ) Trådbyte för fabriker; hus- och kontorsbyggnadsautomation Palo Alto Research Center (Palo Alto, CA) Militära applikationer och hemlandsförsvar MeshNetworks (Maitland, FL) Cellulär ersättning för mobilt bredband för röst- och datatjänster

Dölj