Sensoren aller Länder, vereinigt euch!

verfasst von rocca, 21.12.2003, 19:51

-->Seit bald vier Jahrzehnten hängen wir alle einem simplen Glaubenssatz vom Wachstum im Informationszeitalter an: Fortschritt ist gleichbedeutend mit mehr und mehr Rechenleistung zu immer weiter sinkenden Kosten. Im Jahr 1956 formulierte Gordon Moore sein berühmtes Gesetz, wonach sich die Zahl der Komponenten, die auf einen Silizium-Chip gezwängt werden können, rund alle anderthalb Jahre verdoppelt. Heute kann sich jedermann ein Notebook kaufen, das eine Rechenleistung besitzt, nach der sich ganze Staaten noch in den siebziger Jahren sehnten.
Moores Gesetz gilt noch immer, aber der Glaube, dass Fortschritt ausschließlich darin besteht, immer mehr Rechenleistung auf kleinsten Raum zu packen, wird sich als zu engstirnig herausstellen. Wir stehen am Anfang einer neuen Informations-Revolution - dank der Möglichkeit, Milliarden kleiner, intelligenter und kommunikationsfähiger Sensoren herzustellen. Intelligente Fühler sind in der Lage, sich zu Netzwerken zu organisieren, und machen so an kombinierter Hirnmasse wett, was ihnen an individuellem Grips fehlt.
Die Revolution der intelligenten Sensoren entspringt einem einfachen Umdenkprozess. Statt immer mehr Rechenleistung auf derselben Fläche zu konzentrieren, packt man eine gleichbleibende Rechenleistung auf immer weniger Platz. Die Rechnerleistung, die vor 20 Jahren in einem großen Computerkasten steckte, braucht heute den Platz einer Aspirin-Tablette. Schon bald wird sie die Größe eines Reiskorns benötigen, in nicht allzu ferner Zukunft die eines Sandkorns.
Vorhang auf für Smart Dust, schlauen Staub: Computer, die so winzig sind, dass man nicht einmal bemerken würde, wenn einer durchs offene Fenster hereinwehte (die CIA hat längst an diese Möglichkeit gedacht). Smart Dust besteht aus einer Kombination unzähliger winziger Rechner, die mit Sensoren bestückt sind und fähig, miteinander zu kommunizieren. Anhänger von Smart Dust wollen Milliarden dieser Maschinen in die Atmosphäre schießen, um so die gesamte Erde zu vernetzen. Gewaltige Netzwerke miteinander kommunizierender Sensoren würden unserem Planeten ein Zentralnervensystem geben, das vom Internet und über Suchmaschinen zugänglich wäre, so dass wir im Handumdrehen jede erdenkliche Information über den Zustand der Erde abrufen könnten.
Es existieren bereits ganz praktische Anwendungen für die neue Generation von Sensoren, die gerade auf den Markt kommen. Amerikanische Neugründungen wie Dust Inc., Ember Corporation, Millennial Net, Crossbow Technology und Intel-Research entwickeln höchst nützliche Geräte, die messen, rechnen und miteinander kommunizieren können, um Geschäftsabläufe effizienter zu machen.
Das US-Militär ist an diesen Entwicklungen außerordentlich interessiert. Im Jahr 2001 experimentierte es mit Motes, Sensoren in der Größe einer Streichholzschachtel, die für intelligente Überwachungsaufgaben entwickelt wurden. Die Motes wurden von einem Flugzeug entlang einer Straße abgeworfen, bauten untereinander ein Kommunikationsnetz auf und aktivierten eingebaute magnetische Fühler, um vorbeikommende Fahrzeuge zu identifizieren. Das Mote-Netz konnte Geschwindigkeit und Richtung von Militärfahrzeugen errechnen, indem die Sensoren ihre Messwerte miteinander verglichen, und funkte die Informationen zurück an das Flugzeug, als es das Gebiet eine Stunde später wieder passierte. Das Experiment war ein voller Erfolg.
Supermarktketten zeigen ebenso Interesse, denn sie haben erkannt, dass Sensoren keineswegs intelligent sein müssen, um den Alltag zu revolutionieren. Radiofrequenz-Identifikations-Etiketten (RFID) etwa sind ausgesprochen dumme Sensoren, die nichts weiter tun als ein individuell erkennbares Signal auszusenden, wenn sie von Radiowellen der richtigen Frequenz angestrahlt werden. Sie sind jedoch so klein, dass sie wie ein Strichcode in Verpackungen eingebaut werden können.
Damit könnten lange Schlangen an der Supermarktkasse der Vergangenheit angehören. Man kauft einfach ein und geht zum Ausgang, wo ein Lesegerät alle Waren im Einkaufswagen anfunkt, die Antworten auf der Stelle bündelt und eine Rechnung ausdruckt, ohne dass der Kunde ein einzelnes Produkt zum Scannen aufs Band legen muss. Diese Etiketten werden bereits benutzt, um Warenbewegungen zu verfolgen. Wenn die Herstellungskosten für Milliarden solcher Funkmarkierungen sinken, sind sie billig genug, um sie auf jedem Produkt anzubringen. Supermarktketten werden der Versuchung wohl kaum widerstehen, automatisierte Läden einzurichten, die keine Mitarbeiter - außer dem Wachpersonal - benötigen.
Sobald man Sensoren mit ein bisschen mehr Intelligenz versieht, wachsen ihre Einsatzmöglichkeiten exponenziell. Die ersten Gebäude werden bereits mit Temperaturfühlern gespickt, die miteinander kommunizieren, um Heizung und Kühlung optimal abzustimmen. Kosmetikfirmen setzen Sensoren ein, um Feuchtigkeit in ihren Warenlagern zu messen. Industriemaschinen können mit Vibrationssensoren ausgestattet werden, die Defekte erkennen, bevor sie zu teuren Pannen führen. Ebenso lassen sich Sensoren auf einem Acker ausstreuen, um Feuchtigkeit und Temperatur zu messen und Landwirten mitzuteilen, wann die ideale Zeit zum Pflanzen ist. Baut man entsprechende Fühler in Gas- und Stromzähler ein, kann man sich den Ableser sparen, der von Haus zu Haus geht - stattdessen empfängt ein Auto im Vorbeifahren den Zählerstand.
Weil die Sensorennetze der Zukunft ohne Kabel auskommen, können sie preiswert installiert werden. Ihre Informationen werden mit Radiowellen oder Laserstrahlen auf der effizientesten Route von einem Fühler an den nächsten weitergereicht, bis sie bei einer Schaltzentrale ankommen. Da die Nachrichten über eine Vielzahl flexibel konfigurierter Wege übermittelt werden, organisiert sich ein solches Netzwerk selbstständig. Es korrigiert Fehler und lässt sich problemlos erweitern, verkleinern oder umstrukturieren.
Mindestens genauso wichtig ist der extrem niedrige Stromverbrauch, da das Netzwerk über kurze Verbindungen funktioniert. Im Gegensatz zu einem Handy, dessen Batterie nach ein paar Stunden Funkbetrieb mit den umgebenden Sendeanlagen erschöpft ist, können smarte Sensoren über Jahre hinweg messen, senden und empfangen. In nicht allzu ferner Zukunft werden elektronische Fühler ihren Energiebedarf aus allgegenwärtigen Quellen wie Licht decken - oder aus den leichten Erschütterungen, die Maschinen in Gebäudewänden erzeugen. Sie werden ewig laufen, wie eine Automatik-Uhr. Experten arbeiten bereits an standardisierten Protokollen für den Betrieb und die Kommunikation von Sensoren. Damit könnten neu installierte Fühler dem jeweiligen Netz automatisch mitteilen, was ihre Aufgabe ist - und sich sofort an die Arbeit machen.
Dank der Fähigkeit, Systeme mit Fühlern jeder Art auszubauen, könnte das Sensoren-Web mehr und mehr Ähnlichkeit mit unserem Nervensystem haben, dessen unzählige Bauteile in unserer Haut eingebettet sind, um Hitze, Berührung, Druck und andere Sinneseindrücke zu messen. Heute ist die Idee, der Erde eine digitale Haut überzuziehen, nur eine Zukunftsvision - aber schon bald könnte diese Vorstellung wahr werden

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• Sensoren aller Länder, vereinigt euch! - rocca, 21.12.2003, 19:51
  • noch ein link dazu - rocca, 21.12.2003, 19:59
    • Re: noch ein link dazu / Wahnsinn, erschreckend.... - - Elli -, 21.12.2003, 23:23
  • smart dust - und dann Windows als Betriebssystem... - Taktiker, 21.12.2003, 22:47
  • Re: Sensoren aller Länder, vereinigt euch! - sensortimecom, 22.12.2003, 10:03