Введение

Система микроэлектромеханических устройств Smartdust – это система, состоящая из множества крошечных микроэлектромеханических систем (MEMS), таких как датчики, роботы или другие устройства, способные обнаруживать, например, свет, температуру, вибрацию, магнетизм или химические вещества. Они обычно работают в компьютерной сети по беспроводной связи и распределяются на определенной территории для выполнения задач, как правило, посредством радиочастотной идентификации. Без антенны значительно большего размера дальность связи крошечных устройств "умной пыли" измеряется лишь несколькими миллиметрами, и они могут быть уязвимы к электромагнитному воздействию, приводящему к отключению и разрушению под воздействием микроволн.

Конструкция и проектирование

Концепции Smart Dust возникли на семинаре в RAND в 1992 году и в серии исследований DARPA ISAT в середине 1990-х годов благодаря потенциальным военным применениям технологии. На работу оказали сильное влияние исследования, проводившиеся в UCLA и Мичиганском университете в тот период, а также произведения писателей-фантастов Станислава Лема (в романах «Непобедимый» в 1964 году и «Мир на Земле» в 1985 году), Нила Стивенсона и Вернора Винге. Первая публичная презентация концепции под этим названием состоялась на собрании Американского вакуумного общества в Анахайме в 1996 году. В 1997 году в DARPA было представлено исследовательское предложение по Smart Dust, написанное Кристофером С. Дж. Пистером, Джо Каном и Бернардом Бозером, все из Калифорнийского университета в Беркли. Предложение о создании беспроводных сенсорных узлов объемом в один кубический миллиметр было выбрано для финансирования в 1998 году. Проект привёл к созданию рабочего мота, меньшего, чем зерно риса, а более крупные устройства "COTS Dust" послужили началом разработки TinyOS в Беркли. Концепция была впоследствии расширена Крисом Пистером в 2001 году. Недавний обзор рассматривает различные методы, позволяющие вывести Smart Dust в сенсорных сетях за пределы миллиметровых размеров до микрометрового уровня. Компонент Ultra Fast Systems исследовательского центра наноэлектроники Университета Глазго является одним из основателей крупного международного консорциума, разрабатывающего связанную концепцию: умные частицы. Smart Dust вошла в цикл Gartner Hype Cycle по новым технологиям в 2003 году и вновь появилась в нём в 2013 году как наиболее спекулятивный элемент. В 2022 году в журнале Nature была опубликована статья, написанная Шьямнатом Голлакотой, Викрамом Айером, Хансом Гейнсбауэром и Томасом Дэниелом, все из Университета Вашингтона, в которой были представлены крошечные, лёгкие, программируемые беспроводные датчики, работающие без батарей и способные рассеиваться ветром. Вдохновением для этих устройств послужили семена одуванчика, которые могут преодолевать до километра в сухих, ветреных и тёплых условиях.