غبار ذكي

الغبار الذكي Smartdust هو نظام يضم الكثير من النظم الكهروميكانيكية الصغرى الدقيقة مثل المجسات، الروبوتات، وأجهزة أخرى، التي يمكنها التحقق، من الضوء، درجة الحرارة، الاهتزاز، المغناطيسية، أو الكيماويات. عادة ما يتم تشغيله على لاسلكياً شبكات الحاسوب ويتم توزيعها على بعض المناطق من أجل القيام بمهام، عادة ما تتضمن الاستشعار عن طريق تحديد الهوية بموجات الراديو. بدون هوائي للمدى الأكبر بكثير لأجهزة اتصالات الغبار الذكي الدقيقة يتم قياسها ببضعة مليمترات وقد تكون عرضة للإعاقة الكهرومغناطيسية والتدمير بسبب التعرض للموجات الدقيقة.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 التصميم والبناء

طُرح مبدأ الغبار الذكي من قبل كريستوفر س. ج. پيستر (جامعة كاليفورنيا) عام 2001. عبر نفس الأفكار التي كانت موجودة قبلاً في الخيال العلمي (الذي لا يقهر، 1964). وقد ناقش تقرير حديث الطرق المختلفة لاستخدام الغبار الذكي في شبكات الحساسات اللاسلكية والانتقال من مستوى الميليمتر إلى مستوى الميكرومتر.

وقد قام مركز الأبحاث المتخصص بالأنظمة فائقة السرعة من الإلكترونيات النانوية في جامعة گلاسكو والذي يعد أحد الأعضاء المؤسسين لمجموعة كبيرة من الشركات الدولية بتطوير مفهوم مشابه سمي بالبقع الذكية .

كما تعود بعض مزايا مبدأ الغبار الذكي إلى مشروع قامت به شركة پارك PARC يدعى المواد الذكية

وستبنى أجهزة الغبار الذكي على أساس من الجهد الفرعي والالكترونيات النانوية ذات الجهد الفرعي العميق وسوف تتضمن مصادر طاقة ميكروية دقيقة ذات مكثفات (مكثفات نانوية) تعمل بنبضات الحالة الصلبة.

وكذلك يتم العمل على تطوير واستخدام الراديو النانوي في تطبيق الغبار الذكي كتقنية قابلة للاستخدام

 التطبيقات

أحد التطبيقات النموذجية تكون في بعثرة المئات من هذه الحساسات حول الأبينة أو المستشفيات لمراقبة الحرارة أوالرطوبة، تعقب تحركات المرضى، الإعلام بالكوارث كالزلازل. ويمكن استخدامها في الجيش كرقاقات استشعار عن بعد لتعقب تحركات العدو، وكشف الغازات السامة أو المواد المشعة. أثارت سهولة والتكلفة المنخفضة لمثل هذه التطبيقات اموراً تتعلق بالخصوصية. فإمكانية تصميم 'سرب' يمكن أن يعمل وفق تكرار ذاتي ويتطور لحل مشكلة معينة من الممكن أن نفقد القدرة على التحكم به مما يثير أيضاً أموراً تتعلق بالسلامة في قصص الخيال العلمي، مثل رواية بري للكاتب مايكل كريشتون.

أنظر أيضاً آلات التكرار الذاتي في العلم. هذا الاحتمال يظهر ظاهرة لنهاية العالم تعرف بالهلام الرمادي.

خلف ما يجري من أحداث يكمن عالم من شبكات كبيرة تضم دارات مصغّرة وعتاد محمول من التقنيات لتحسين عمق ومدة ونطاق الرصد والمراقبة، إن مشروع رصد الأرض، الممول من مؤسسة العلوم بحوالي 200$ مليون دولار، يضم 3000 محطة لتعقب الهزات الخافتة وقياس تشوهات القشرة الأرضية وتقديم خرائط ثلاثية الأبعاد لداخل الأرض من القشرة وحتى المركز. وهناك 2000 معدة إضافية متنقلة ولاسلكية وتعمل بالطاقة الشمسية أو طاقة الرياح. وأيضاً 400 جهاز للتحرك شرقاً من ولاية كاليفورنيا في جميع أنحاء البلاد على مدى عقد من الزمن بهدف الكشف عن أسرار تشكل القارة وتطورها، وتطوير دراسة عن البراكين ،نظم الخطأ، الرواسب المعدنية والزلازل. بدأ المشروع عام 2003، ويكمل بحلول 2008 وسيبقى حتى عام 2023.

— ويليام ج. برود، شبكة من الحساسات، أخذ نبض الأرض (نيويورك تايمز)

 طرق جديدة لإمداد الطاقة

يتم مؤخراً فحص العديد من تقنيات تزويد الطاقة لتستخدم في الحوسبة المنتشرة ولتوليد أجسام صغيرة يمكن أن تتواصل مع بعضها البعض، ومزودات الطاقة هذه تولّد من عالم الكائنات الحيّة، محركات الاحتراق المصغّرة، البطاريات النووية وغيرها من الأجهزة التي تختلف عن البطاريات التقليدية. يقوم العلماء حالياً بتجارب لإيجاد حلول قادرة على تزويد أجسام مايكروية -ومستقبلاً نانوية - بالطاقة المستمدة من الكائنات الحية. كالطاقة المستمدة من السبانخ، السكر، الدود أو الذباب. مصادر الطاقة الحديثة هذه تستخدم جزيئات أدينوسين ثلاثي الفوسفات ATP التي تخزن الفوسفات ذو الطاقة العالية لتخزين الطاقة كما العضلات في الكائنات الحية..

هناك أيضاً طرق أخرى يتم اكتشافها منها البطاريات الميكروية (المصغرة) نووية الطاقة للاستخدام في الأجهزة الإلكترونية الميكانيكية MEMS، وتعمل الأبحاث الحالية على دمج النظائر المشعة في هذه الأجهزة وإنتاج الكهرباء باستخدام الظواهر الحرارية.

 مشاريع وتطبيقات

• جامعة كالفورنيا- بيركلي مشروع الغبار الذكي بإشراف البروفيسور بيستر.
• تقنية القوس شركة تعمل على أساس من وادي السيلكون تختص في تطوير أنظمة تشغيل مصغّرة وتسويق التقنية.
• شبكات الغبار شركة تعمل على أساس من وادي السيلكون وتسوّق العمل المنجز في بيركلي.
• شركة Arch Rock، شركة مختصة في تطبيق شبكات الحساسات اللاسلكية.
• شركة Libelium، مؤسسة مختصة في شبكات الحساسات اللاسلكية والاتصالات الموزعة.

 انظر أيضاً

• تقنية النانو
• نظام التشغيل المصغر
• الشبكات
• شبكات الحساسات اللاسلكية
• مولد الضباب
• گراي گو
• Mesh networking
• Programmable matter
• RFID
• Self-reconfiguring modular robotics
• The Diamond Age, a 1995 science fiction novel by Neal Stephenson that mentions the use of dust for surveillance.
• The Invincible, a 1964 science fiction novel with intrigue centered on self-configuring nanobotic swarms.
• TinyOS
• Ubiquitous computing

 وصلات خارجية

• How stuff works: motes
• Open source mote designs and TinyOS operating system from UC Berkeley
• Rethinking The Internet of Things Nature driven view of M2M cloud communications based on lightweight chirp devices.
• UC Berkeley Smart Dust Project
• Info about smart dust communications
• Sailor research group at UCSD
• SpeckNet research groups based in Scotland
• Web of Sensors "In the wilds of the San Jacinto Mountains, along a steep canyon, scientists are turning 30 acres [121,000 m²] of pines and hardwoods in California into a futuristic vision of environmental study. They are linking up more than 100 tiny sensors, robots, cameras and computers, which are beginning to paint an unusually detailed portrait of this lush world, home to more than 30 rare and endangered species. Much of the instrumentation is wireless. Devices the size of a deck of cards — known as motes, after dust motes..."
• Technologies to watch: motes
• Molecular shuttle power: Smart dust biosensors may be smaller than a grain of sand but they have big potential – an Instant Insight from the Royal Society of Chemistry
• http://www.betabatt.com/ Betavoltaic batteries from 2.5 micrometre cubed upwards, 10 to 30-year lifespan.