Michiganské mikrosmítko, nejmenší počítač na světě  
Nejmenší počítač světa Michigan Micro Mote (M3) je velký asi jako zrnko rýže, pohání ho rozptýlené denní světlo a svými senzory pečlivě monitoruje okolí.


Michiganské mikrosmítko M3. Kredit: Martin Vloet / University of Michigan
Michiganské mikrosmítko M3. Kredit: Martin Vloet / University of Michigan
Počítače jsou stále chytřejší, rychlejší a také menší. Vývoj počítačových technologií doslova prostupuje neustálá miniaturizace. Vývojáři se tlačí až na samotnou hranici fyzikálních možností používaného materiálu, a když na tu hranici narazí, tak si vynaleznou nový materiál, se kterým se v miniaturizaci dostanou zase o něco dál. Nedávno se objevil počítač, který se stal momentálním držitelem titulu nejmenšího počítače na světě. Je velký asi jako zrnko rýže.

University of Michigan
University of Michigan
Rekordně malý počítač se jmenuje Michigan Micro Mote (M3), což lze s jistou nadsázkou přeložit jako Michiganské mikrosmítko. Jak by se asi dalo čekat, za Michiganským mikrosmítkem stojí tým vývojářů Michiganské univerzity. Podle konceptu chytrého prachu (smart dust) vytvořili plně autonomní systém senzorů, který splňuje vše, co bychom čekali od počítače. Do Michiganského mikrosmítka vstupují data, zařízení je může zpracovávat i ukládat, může se rozhodnout, co bude dělat v následujícím kroku, a také může svá data předávat dál. Takže je to počítač.

Pro vstup dat je Michiganské mikrosmítko vybavené senzory, pro výstup zase rádiovým vysílačem. Energii mu poskytují solární články, které napájejí baterii. Podle vývojářů je právě baterie kritickým prvkem miniaturizace Michiganského mikrosmítka. Baterie totiž nejdou zmenšovat tak lehce, jako mikročipy. Se scvrkávající se velikostí podobných zařízení proto jejich baterie zaujímá stále větší část.
Architektura Michiganského mikrosmítka. Kredit: University of Michigan
Architektura Michiganského mikrosmítka. Kredit: University of Michigan

Nejmenší počítač světa používá 1 milimetr čtvereční solárních článků, což mu poskytuje 20 nanowattů. Systém je vymyšlený tak, že mu k nepřetržitému provozu stačí rozptýlené světlo v místnosti. Když jede v pohotovostním režimu, tak potřebuje elektrický proud o 2 nanoampérech, což je asi tak  milionkrát méně, než v pohotovostním režimu spotřebuje víceméně průměrný mobilní telefon.

Varianty počítače M3 s různými senzory. Kredit: University of Michigan
Varianty počítače M3 s různými senzory. Kredit: University of Michigan
Architektura Michiganského mikrosmítka je uspořádaná ve vrstvách, které komunikují prostřednictvím univerzálního komunikačního protokolu. Nejmenší počítač světa dovede sbírat data a přenášet je rádiem do vzdálenosti 2 metrů. V jedné variantě může sledovat pohyb v místnosti, v jiné variantě sledovat tlak a v další zase teplotu. Získaná data posílá do řídící stanice. Vývojáři Michiganské univerzity prý už pracují na tom, aby Michiganské mikrosmítko zvládalo komunikovat na výrazně větší vzdálenost. 

K čemu by takový počítač mohl být dobrý? Možných využití se nabízí spousta. Vývojáři Michiganské univerzity poskytli svůj výtvor vědcům, kteří o to projevili významný zájem. Ve hře je automatizace domácností, sledování parametrů prostředí v průmyslu, medicíně, životním prostředí nebo třeba vojenské technologie. Výhledově by se podobné počítače mohly stát základem pokročilého internetu věcí (Internet of Things), tedy sofistikovaného bezdrátového propojení vestavěných zařízení s internetem.




Video:  World’s Smallest Computer. Kredit: Michigan Engineering.https://www.youtube.com/watch?v=VjLRNkNgJGU

 


Literatura
Tech Xplore 8. 4. 2015, Wikipedia (Sensor node, Smartdust, Internet of Things).

Datum: 12.04.2015 22:51
Tisk článku

Čip - Benková Jana
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 169 Kč
cena: 158 Kč
Čip
Benková Jana

Diskuze:

Podařilo se mi diskutovat před datem publikace

Josef Hrncirik,2015-04-14 06:38:05

Odpovědět

Nemá M3 škodlivý (nekompatibilní) přebytek

Josef Hrncirik,2015-04-14 06:31:48

inteligence oproti Air Force #1 na úkor nedostatečné palebné síly?

Odpovědět

když procesor v plném provozu bere 1uW, proč

Josef Hrncirik,2015-04-13 20:38:26

celý systém v plném provozu bere 10 uW ? Kde to mizí a jaký je vysílací výkon? I do not trust.

Odpovědět

štěnice menší než mandelinka

Josef Hrncirik,2015-04-13 20:09:16

Odpovědět

kondenzátor dokáže stabilizovat aku jen 0,1 ms

Josef Hrncirik,2015-04-13 20:07:30

Odpovědět

radio nemá anténu, ani frekvenci, 2 mJ, které se

Josef Hrncirik,2015-04-13 19:55:16

dle nich nastřádají za den se dají uchovat ve 2 až 20 ug akumulátorů, tj. 1 mg aku stačí, bohatě na měsíc.

Odpovědět


JiříVesecký EgonEgon,2015-04-16 22:00:39

Frekvenci M3 má, modulace FSK je na 570Mhz „0“ a 690Mhz „1“ a energetická náročnost na přenos jednoho bitu je 4.7nJ. Přenosová rychlost vychází něco kolem 7600b/s. Antény u malých zařízení je opravdu problém. Podle mne bude v budoucnu používané frekvence v Thz nebo 100xGhz kdy antény budou malé řádově v n-um. Také je dobré, vysílat krátce v jednotlivých paketech, na větším výkonu. Je to buď úspora energie, nebo zvýšení dosahu, při stejné energetické spotřebě.

Odpovědět

Další podrobnosti.

JiříVesecký EgonEgon,2015-04-13 19:54:55

Podivné informace kterým jsem moc nerozuměl. Uváděné výkon v nW a pak spotřeba v klidovém režimu 2nA. To jsou dosti rozdílné jednotky, a skutečném výkonu, a spotřebě systému moc neříkají. Ale článek je jinak dobrý. Skutečný stav bude přibližně takový. AKU tenkovrstvá LI kapacita 1uAh, Maximální výstupní proud AKU 35-40uA „ chyba v originálu uvádí uW mají být uA detail“, vyrovnávací kapacita 1,6nF pro odlehčení zátěže a prodloužení životnosti akumulátoru hlavně využívané při vysílaní dat, Solární systém o ploše 2x1mm2 pro autonomní trvalý provoz potřebuje 10h/den osvětlení místnosti 1.5h/den slunečního světla. Spotřeba systému na plný provoz 7.7uW mezi senzorovým měřením 550pW. Spotřeba je rozdílná při jiné sestavě snímačů. V autonomním režimu při intervalu měření 1x/h vydrží pracovat 5 let „na jedno nabití AKU“. Unikátní je procesor ARM Cortex-M3 pracovní frekvence 72kHz vlastní spotřeba na jednotku strojového času 28pJ napájecí napětí 0,4V. Ale výzkumníci jsou ještě mládež, a dokumentace tomu trošku odpovídá. Nicméně na své mládí pěkný projekt. Jinak otcem myšlenky „všude přítomné výpočetní stroje“ je Mark Weiser odkaz zde http://en.wikipedia.org/wiki/Mark_Weiser. Odkaz na originální informace o projektu, který vede profesor David Blaauw a jeho 5 studentů http://blaauw.eecs.umich.edu/project.php#grp11

Odpovědět

A můžeme čipovat všechny a všechno

Jaroslav Mrázek,2015-04-13 09:32:47

Namísto FV bude napájen teplem a případně krevním oběhem s živinami a už se z ničeho nevykroutíte, velký bratříček bude vědět úplně vše, kdy, kde, s kým, co píšete na klávesnici, kolik toho sníte a vypijete ... a v kapsli obsažená třeba dávka draslíku se může dálkově u neposlušného nadávkovat...

Odpovědět


nic není vyloučené

Ondi Vo,2015-04-13 18:05:24

Existuje film, ve kterém implantují agentovi násilím takovou kapsli s časově omezenou dobou klidu, po které ta kapsle agenta usmrtí. Agent má možnost přežít, jen když vykoná svěřený (hnusný) úkol a pak si dojde pro odměnu ve formě vyjmutí oné kapsle, nebo její neutralizace (což je zákeřnější).

Existují i prostší alternativy - agent je nakažen smrtelným virem a po vykonání úkolu dostane proti-vakcínu, nebo se mu taky vysmějou, že nalít, protože nebyl ničím nakažen, aplikovaná injekce obsahovala čistou vodu a jen v tu nákazu viry věřil.

Odpovědět

z toho plyne že výkon solárnách článků je 0,02 W/

Josef Hrncirik,2015-04-13 09:12:55

m2, nikoliv 140 W/m2

Odpovědět


asi

Ondi Vo,2015-04-13 17:57:14

jde o příkon v bytě osvětleném rozptýleným elektrickým světlem, a nebo denním světlem okny.
Také jsem se nad tím pozastavil. Tu EV ploškou produkovanou energii musí ta drobnost ukládat v nějakém Supercap, aby měla na tu občasnou vysílací energii.

Odpovědět

Automatizace domácností?

Jaroslav Štefaník,2015-04-12 23:49:56

Doma tohle mrňavé nic, upadne-li na koberec, už nenajdu.
Na hladké podložce ho uvidím jen s velmi silnou lupou. Ale na šmírování domácností to bude terno.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni


















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace