Интеллектуальные датчики сокращают потребление энергии, позволяя принимать более эффективные решения

Термостат в вашем доме использует датчик для определения времени включения или выключения обогрева или кондиционера. Эти беспроводные датчики лежат в основе так называемого «Интернета вещей», позволяя интеллектуальным устройствам собирать данные и обмениваться ими.

Но большинство датчиков по-прежнему работают от токсичных литиевых батарей. До сих пор они не могли самостоятельно принимать точные решения, особенно при обработке сложной информации, такой как выявление нескольких угроз перед подачей сигнала тревоги.

Опираясь на знания в области физики конденсированных сред, исследователи из Северо-Восточного университета внедрили интеллектуальные возможности в беспроводную сенсорную метку. Эта разработка может произвести революцию в сфере Интернета вещей и искусственного интеллекта.

«Это очень перспективная технология, потому что датчики можно легко изготовить, они не наносят вреда окружающей среде и не требуют периодического обслуживания», — говорит Кристиан Касселла, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники Северо-Восточного университета и соавтор исследования, опубликованного в журнале Nature Electronics.

По словам Касселлы, большинство беспроводных датчиков получают энергию от близлежащих радиоволн или света, что может быть нестабильно. Им также не хватает возможности обрабатывать обнаруженные сигналы или выполнять вычисления перед отправкой данных на считывающее устройство.

Пассивная беспроводная сенсорная метка, в разработке которой участвовала компания Cassella, может выполнять вычисления в реальном времени по нескольким параметрам на основе данных о непосредственном окружении. Это нововведение позволяет принимать более взвешенные и эффективные решения в сетях беспроводных датчиков, снижая потребность в ограниченных облачных ресурсах, говорит компания Cassella.

Используя модель Изинга — концепцию, разработанную в физике и недавно применённую в квантовых вычислениях, — исследователи создали пассивный беспроводной датчик, который может принимать решения так же, как это делает человеческий мозг. Этот компонент под названием SPIN (Sensing Parametric Ising Node) принимает более точные решения, поскольку способен реагировать на несколько источников данных одновременно.

«Инновация заключается в том, что SPIN может более точно определять местоположение и принимать более эффективные решения, — говорит Касселла. — Он может делать то, что раньше не мог ни один другой пассивный беспроводной датчик, что может привести к сокращению выбросов газов и потребления энергии в зданиях и на электростанциях, а также к сокращению потерь в холодильных цепочках».

По словам Касселлы, к концу 2025 года для работы устройств, подключённых к интернету, потребуется около 96 миллиардов датчиков. По его словам, встраивание интеллектуальных функций в беспроводные пассивные датчики позволит алгоритмам искусственного интеллекта и машинного обучения обрабатывать беспрецедентные объёмы данных беспроводных датчиков.

Исследователи создали прототип, который точно определяет изменения температуры, но они также планируют создать прототипы для определения влажности, освещённости и структурной целостности зданий и мостов. В будущем сенсорные метки смогут определять присутствие людей или более сложные параметры окружающей среды, такие как наличие вредных химических веществ.

«Каждый отдельный пассивный беспроводной датчик «вычисляет и принимает решения» на основе параметров, полученных локально, — говорит Касселла. — Центральному узлу не потребуется активное использование облачных ресурсов, и он будет иметь гораздо более чёткое и точное представление о происходящем».

Источник: Tech Xplore