Rubriigi toob sinuni  Sponsor

Nutitolm ei abista tolmuimemisel, vaid hoopis teeb arvuti soolatera suuruseks

Kajastame Geeniuse rubriigis “Ole homseks valmis” leitutisi, uuendusi ja tehnoloogiaid, mis lähitulevikus meie elu võiks mõjutada, ent seekord teemaks olev nutitolm on veel nii hulljulge mõte, et selle kohta pole isegi veel korralikku haipi puhkenud.

Kui tolm teha nutikaks, kas see koristab ennast siis ise ja meil jääb vähem vaeva tolmuimemiseks? Smart dust terminoloogiaga tähistatakse hoopis tehnoloogiat, kus elektroonikakomponendid on vähendatud üliväikseks, ühendatud raadiosidevõrku ja pandud mingit kasulikku tööd tegema.

Riisitera suurune arvuti

Termin on pärit eelmise aastatuhande viimasest kümnendist USA kaitsetööstusega seotud teadlastelt. Kaitseuuringute agentuur DARPA kiitis 1998. aastal heaks Berkeley ülikooli teadlaste projekti ehitada juhtmevaba sensor, mis poleks suurem kui riisitera.

Üldjuhul peetakse “targast tolmust” rääkides silmas mõnda mikro-elektromehhaanilist süsteemi, mis võib olla näiteks valgust, temperatuuri, magnetismi või kemikaale mõõtev sensor. Näiteks Stuttgardi ülikooli teadlased esitasid mullu teadusartikli, kus nad pakuvad välja soolatera suuruse läätse, mis annaks luua võimaluse enneolematult väikse valgustundliku sensori ehk kaamera.

Samas ei pea tegu olema imeväikeste sensorite “tolmupilvega”, erinevad teadlased on välja pakkunud ka teisi võimalusi nagu robotid, seal hulgas droonid, arvutusseadmed ja muud masinad.

Tavalise wifi peale ära looda

Kuidas sellised seadmed omavahel suhtlevad? Ilmselgelt ei ole soolatera suurused seadmed mõeldud traditsioonilise wifi kasutamiseks. Sidevõimalused sõltuvad seadme suurusest ehk milline sidetehnika sinna sisse on suudetud paigutada.

Skaala ühes otsas on idee või unistus seadmetest, millel on küll raadioside, kuid mille leviala on äärmiselt väike – näiteks paar millimeetrit. Selliste “tarkade tolmukübemete” puhul pole mõeldav, et näiteks kesk- või juhtseade nii lähedalt nendega suhtleb, see pärast on seal kasutusel pigem midagi sellist, mida nimetatakse mesh võrguks. See tähendab, et sidepakett “hüppab” ühelt seadmelt teisele. Piisab sellest, et iga “tolmukübe” on vähemalt ühe teise “kübeme” levialas, et neid kõiki ühenduses hoida.

Samas ei pea sellised seadmed tingimata pidevalt võrgus olema, juhtmevaba ühenduse võib luua ka ainult vajadusel ja juba väga lähedase raadiusega – ehk klassikalise lähiväljaside (NFC) kaudu. 2003. aastal arendas Hitachi välja 0,4 x 0,4 mm kiibi, millel oli 128 bitti mälu identifikaatori jaoks ja sisseehitatud antenn, mida sai üle õhu lugeda, kuigi väga lähedalt.

Foto: Hitachi

Ent loomulikult on võimalik ka suuremate sidekomponentidega seadmeid. Juba esimeses 1990ndate lõpu teadusprojektis ehitati prototüüpe, millest üks varustati näiteks laseriga. Selle kiirega saadetud impulsid suudeti kinni püüda ja infoks muuta 21 kilomeetri kauguselt. Teine prototüüp oli mõeldud 20-meetrise levialaga sideks.

Mida väiksemaks aga seadmed lähevad, seda keerulisem on neis ühendada paljusid erinevaid osi. Eelpool viidatud Stuttgardi ülikooli teadlaste töö on läbimurdeline just selles mõttes, et see püüab lahendada paljusid probleeme, mis on takistanud “targa tolmu” ideel realiseerumast. Põhilised kitsaskohad on imeväikeste komponentide tootmises ja kokkusobitamises. Too teadustöö viitas võimalusele luua mitmest läätsest või komponendist ligi millimeetrine keeruline kaamera.

Miks seda vaja on?

Tore küll, kui me suudame kuupmillimeetri või veel pisema ruumala sisse mahutada sisuliselt iseseisva arvuti, isegi kui selle ainus töö on mõõta mingit parameetrit (valgus, temperatuur vms). Aga mis sellest kasu võiks olla? Võimalused oleks võrratud.

Nagu öeldud, esialgu hakkas selles vallas uurimistöö USA kaitsetööstuse valdkonnas ja ilmselgelt on palju rakenduskohti just kaitse- ja julgeolekuvallas. Sellise “targa tolmuga” saaks nii monitoorida lahinguvälja kui ka valvatavaid territooriume, jälgida relvasüsteeme või logistikat.

Nagu tihti tehnoloogilise innovatsiooniga on, saab see alguse militaarsektorist, ent omandab siis kahesuguse kasutuse – sõjapidamise kõrval leiab tehnoloogia rakendust ka tsiviilelus.

Ka säärase “targa tolmu” puhul on raske leida piiri, milleks seda ei saaks kasutada. Juba DARPA grandiga tegutsenud teadlased pakkusid välja sääraseid hullumeelseid ideid nagu:

  • Virtuaalne klaviatuur ehk sõrmede külge kleebitud “kübe”, milles on akseleromeeter. Arvuti mõõdab nende liikumist ja saab aru, mida inimene trükib.
    Praktikas võiks see olla küll üsna ebamugav, kuid inimkeha liikumise mõõtmine võiks anda huvitavaid võimalusi alates trennist lõpetades meditsiiniga.
  • Logistika: omavahel suhtlevad karbid, kastid, euroalused, tõstukid, veokid ja konteinerid annaksid veondusele hoopis uue mõõtme.
  • Kvaliteedimõõtmine tootmises: ükskõik, kas tegu on toiduainete, tarbeesemete või kasvõi materjalidega, tootmises kvaliteedikao jälgimine võiks seda tõhusamaks muuta.

Privaatsuserisk

Loomulikult käib sellise tehnoloogia arenguga kaasas tugev privaatsuse kadumise risk. Üks asi on, kui me näeme mingit tehnilist vahendit ja oskame vähemalt kahtlustada, et see toimib kellegi võõra huvides. Kui aga tehniline seade on nii väike nagu tolmutera ja inimsilmale sisuliselt nähtamatu, on sellise andmekogumise kontrollimine mõõtmatult keerukam.

Pole välistatud, et “targa tolmu” praktikaks saades tekivad sellele kohe ka vastumeetmed: näiteks elektromagnetimpulssidega “tolmu” kahjutustavad masinad või Faraday puurid, kust kiirgust välja ega sisse ei levi.

Kas Eesti ka selles kaasa lööb?

2006. asutati Eestis firma Smartdust Solutions OÜ, millest on praeguseks kasvanud üks Eesti kaitsetööstus innovaatilisemaid tegijaid Defendec OÜ. Nagu nimigi ütleb, tegutseb firma just “targa tolmu” valdkonnas. Firma teeb arendustööd koos Eesti teadusasutustega ja on juba alates 2009. aastast Eesti piirivalvele tehnoloogiliste lahenduste pakkuja.

Üle kogu maailma julgeolekuasutustele sensorlahendusi ja tarkvara pakkuv firma üks põhitoode on just eelkirjeldatud mesh-võrgul põhinev sensorite süsteem. Ligi 10-kuupsentimeetrised seadmed töötavad ligi 400 päeva akutoitel ja on üksteisega ühenduses.

Aga isegi siis, kui sidet pole, oskavad sensorid autonoomselt tööd teha ja piirkonda jälgida nii, et infrapunakaameraga salvestada inimeste ja sõidukite, aga mitte näiteks loodusnähtuste liikumine.