|
|
|
|
 Far |
| WinNavigator |
| Frigate |
| Norton
Commander |
| WinNC |
| Dos
Navigator |
| Servant
Salamander |
| Turbo
Browser |
|
|
| Winamp,
Skins, Plugins |
| Необходимые
Утилиты |
| Текстовые
редакторы |
| Юмор |
|
|
|
File managers and best utilites |
Реферат на тему "Пыль и ее влияние на здоровье человека". Умная пыль реферат
«Умная» пыль для исследования космических объектов - Рефераты (курсы КП, ПК, ИТ и Сети) - Публикации студентов МИФИ - Каталог статей
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (НИЯУ МИФИ)
«Умная» пыль для исследования космических объектов.
Выполнил: Студент группы А4-11 Калитин И.В. Преподаватель: Доцент Лапшинский В.А.
Москва 2011
Содержание Введение......................................................................................................................................3 "Умная пыль" - новая беспроводная технология.............................................................................3 «Умная пыль» из компьютерных микрочипов для межпланетных исследований................................6 Заключение...................................................................................................................................8 Словарь .......................................................................................................................................9 Список литературы ......................................................................................................................10
Введение Мельчайшие компьютерные микрочипы, которые будут разлетаться по ветру, как частички пыли, могут помочь в исследовании иных планет, сообщает сайт bbc.co.uk. А беспроводные сети позволят сбивать микроустройства в «стаи», и уже создана математическая модель этого процесса. «Умная пыль» будут представлять собой компьютерные микрочипы, покрытые пластиковой оболочкой, которая сможет менять свою форму при подаче электрического импульса и таким образом двигаться в направлении, определенном оператором. «Умная пыль» – новая беспроводная технология Компания Dust Networks, техническим директором которой является Крис Пистер (Kris Pister), один из пионеров концепции «умной пыли» — распределенных сетей сверхмалых устройств, поддерживающих беспроводной обмен данными — представила рынке свой первый продукт.
Рис. 1 Один из действующих прототипов наноробота-пылинки
Первый тестовый комплект «умной пыли» под названием SmartMesh состоит из 12 миниатюрных устройств, называемых «пылинками». Цена всего комплекта, включающего сами устройства и ПО, составляет $4950 тыс. Устройства связаны беспроводными линиями передачи и могут передавать данные с сенсоров, контролирующих температуру, скорость ветра, влажность либо иные параметры. Фактически они представляют собой беспроводные роутеры с батарейным питанием. С их помощью можно создавать, например, системы управления производственными процессами либо охранные системы. Скорость обмена данными у «пылинок» относительно низка, что позволяет обеспечить низкое энергопотребление и питание от автономных источников. Это, в свою очередь, позволяет существенно снизить стоимость эксплуатации систем на их основе, поскольку отпадает необходимость в проводке сетей электропитания, а также обеспечивает беспрецедентную гибкость системы.
Рис. 2
SmartMesh представляет собой «слой», позволяющий организовать обмен данными между двумя другими «слоями» — датчиками, с одной стороны, и информационной системой, в рамках которой они функционируют, с другой. Каждая «пылинка» представляет собой узел беспроводной сети обмена данными с ультранизким энергопотреблением. Передача данных осуществляется от узла к узлу, аналогично тому, как происходит передача пакетов в сети емма ет — за исключением того, что в системе «умной пыли» применяется вместо TCP/IP, ставшего фактическим промышленным стандартом, иной протокол передачи данных. Еще одно отличие — в том, что разработана технология, позволяющая держать устройства в выключенном состоянии большую часть времени. «Если держать радио все время включенным, — резонно отмечает Крис Пистер, — батарейки протянут лишь считанные недели». Новая технология позволила добиться ошеломляющего результата — отдельная «пылинка» на батарейках АА без их замены может проработать три года. Программное обеспечение Business 2.0, поставляемое в комплекте с «пылинками», позволяет им самим организовать сеть и обеспечить столь низкое энергопотребление.
Рис. 3 Архитектура сетей на основе «умной пыли»
По мнению авторов разработки, по мере того как концепция «умной пыли» будет получать все более широкое распространение, производители станут оснащать датчиками буквально каждую деталь, устройство и каждое помещение, что откроет возможность контроля и управления за широким спектром технологических процессов или, к примеру, за энергопотреблением, в режиме реального времени. Это позволит, в частности, повысить эффективность производства, создать более надежные охранные системы (оснастить датчиками вибрации весь охраняемый периметр) и улучшить урожайность полей (разместив датчики влажности и кислотности в почве у каждого растения). Воплощение идеи «умной пыли» в жизнь потребовало немалых инвестиций. Dust Networks на ее разработку получила в общей сложности более $7 млн. от таких компаний, как Foundation Capital, Institutional Venture Partners. Одной из них стала In-Q-Tel — венчурная компания, финансируемая ЦРУ. Данных о том, во сколько обойдутся заказчикам большие промышленные сети «умной пыли», Dust Networks пока что не приводит.Умная пыль» из компьютерных микрочипов для межпланетных исследований.
Рис. 4
Собственно, идею использования облаков микроскопических роботов в самых различных областях можно назвать молодой только с определенной натяжкой. Она уже довольно давно прощупывается в фантастической литературе, в том числе в повести Станислава Лема «Непобедимый». Здесь и в большинстве других произведений мириады действующих сообща пылинок с электронными мозгами выступают в роли агрессивной силы, с успехом уничтожающей подвернувшихся людей и технику. Но ученые из Центра исследований в области наноэлектроники в Глазго взялись за нее со всей серьезностью, вознамерившись определить мирные пути ее реализации. Существующие наработки уже сегодня позволили профессору Джону Баркеру (John Barker) из Университета Глазго предложить подробный план использования таких нанороботов в исследовании других планет, в частности Марса. Открывающиеся для науки возможности очень удачно дополнят те, что дают наземные марсоходы и, в перспективе, БПЛА, предоставив гораздо более полную картину условий чужой планеты для будущих пилотируемых экспедиций.
Рис. 5
Британские ученые полагают, что чипы подходящего размера и устройства существуют уже сегодня. При помощи беспроводных сетей из таких микроустройств радиусом в миллиметр можно будет в случае необходимости формировать «рои». Электронную «пыль» можно помещать в носовую часть космических зондов и выпускать в атмосфере других планет, где они будут разноситься ветром. Если при помощи определенного электрического заряда полимерную оболочку такого устройства «сморщить», то пылинка станет подниматься выше, а если расплющить, то она пойдет вниз. Как утверждают исследователи, в ходе моделирования они добились объединения 50 устройств в единый рой – и сумели это сделать, несмотря на сильный ветер. Способность передвигаться «стаями» позволит чипам обмениваться данными и отсылать «коллективный» сигнал на корабль.
Рис. 6
Ученые уже продемонстрировали возможности «умной пыли»: в объеме несколько кубических сантиметров умещаются датчики, источники энергии, устройства цифровой связи и сетевые ячейки. Как утверждают исследователи, если их применять для исследования других планет, то им нужны будут сенсоры, а нынешние химические сенсоры слишком велики, чтобы уместиться в летающую электронную «песчинку». Они надеются, что уже в ближайшие десятилетия появятся датчики куда меньших размеров. Заключение По мнению ученых, межпланетные исследования - далеко не единственная сфера применения «умной пыли». В числе других может быть использование микроустройств для сбора информации на поле боя или их внедрение в цемент с тем, чтобы изнутри наблюдать за «здоровьем» мостов, зданий и других сооружений.Словарь
1. Умная пыль — термин, используемый для описания сети из малых беспроводных микроэлектромеханических систем (МЭМС) и дополнительных устройств, которые могут взаимодействовать между собой и получать данные о состоянии внешней среды (например температуре, свете, давлении). 2. Микроэлектромеханические системы (МЭМС) — технологии и устройства, объединяющие в себе микроэлектронные и микромеханические компоненты. 3. Xerox PARC (англ. Xerox Palo Alto Research Center) — научно-исследовательский центр, основанный по настоянию главного научного сотрудника фирмы Xerox Джека Гольдмана в 1970 году. В 2002 году PARC выделен в отдельную компанию (в собственности Xerox). На момент основания центра Xerox потерял патент на ксерографию и его менеджеры опасались потери части рынка в пользу японских концернов. Поэтому центр должен был заниматься инновативными разработками, которые бы позволили фирме и дальше оставаться лидером на рынке офисных технологий. 4. Маршрутиза́тор (проф. жарг. ра́утер или ру́тер (от англ. router), иногда неправильно ро́утер (искажённое произношение англ. router) — сетевое устройство, пересылающее пакеты данных между различными сегментами сети и принимающее решения на основании информации о топологии сети и определённых правил, заданных администратором. 5. Беспилотный летательный аппарат (БПЛА) — летательный аппарат без экипажа на борту. 6. Стек протоколов TCP/IP (англ. Transmission Control Protocol/Internet Protocol) — набор сетевых протоколов разных уровней модели сетевого взаимодействия DOD, используемых в сетях. Протоколы работают друг с другом в стеке (англ. stack, стопка) — это означает, что протокол, располагающийся на уровне выше, работает «поверх» нижнего, используя механизмы инкапсуляции. Например, протокол TCP работает поверх протокола IP.
Список литературы 1. http://www.dustnetworks.com 2. Прими красную таблетку: Наука, философия и религия в "Матрице". /Под ред. Глена Йеффета. [Пер. с англ. Т. Давыдова]. -- М.: Ультра.Культура, 2003. // http://alt-future.narod.ru/Future/kurzweil.htm 3. http://ru.wikipedia.org
nano-e.ucoz.ru
Умная пыль и сверхчеловек - технологии - Каталог статей
Понятие умной пыли (smartdust) ввел Кристофер Пистер из Калифорнийского университета Беркли в 2001 году.Не совсем привычным для высоких технологий термином «умная пыль» называются миниатюрные сенсоры, которые обладают возможностями вычислений и беспроводной связи, а также памятью для хранения данных и чувствительными элементами для измерения параметров окружающей среды.
«Умная пыль» прекрасно подходит для организации беспроводных сетей, в которых узлы связываются друг с другом по мере надобности. Такая сеть обладает распределенными вычислительными возможностями, полоса пропускания сети растет с ростом ее размеров. Помимо собственно сенсоров, сенсорные сети включают в себя и некоторое количество «шлюзов». Последние нужны для того, чтобы собирать, обрабатывать и направлять дальше информацию с окружающих их сенсоров. На первом этапе развития концепции «умной пыли», создатели сенсоров усиленно стремились к уменьшению их размеров. Однако, опыт их внедрения показал, что миниатюризация не всегда приветствуется в промышленности. Поэтому первые образцы «умной пыли», созданные корпорацией Intel, представляют собой платы размером 3 х 3 см.
Еще одно, уже реализованное применение новых сенсоров, – контроль за системами водоснабжения. Сенсоры устанавливаются на водопроводных трубах и сигнализируют о дрожании трубы, о влажности окружающей среды специальному шлюзу, расположенному где-то на фонаре или на доме в пределах досягаемости беспроводной связи сенсоров. Энергопитание сенсоров – от батареек, а шлюзов – от сети. В Бостоне такая сеть уже успешно эксплуатируется.
Сейчас создается второе поколение сенсоров «умной пыли». В их основе - 32-битный процессор XScale, а для сжатия информации используется специальный процессор, так же как и для обеспечения безопасности. Размеры новых сенсоров меньше, чем у предыдущего поколения почти в два раза. В новых сенсорах – большая RAM и FLASH-память и они могут работать на основе операционной системы Linux. Кроме этого, они обладают высокоскоростными возможностями ввода информации, например, с видеокамер. Отдельное направление исследований – вопрос энергопитания. Есть, например, проекты питания сенсоров от солнечных батарей размером 10х10 см. Исследуются возможности преобразования вибрации механизмов в электроэнергию. С помощью сенсоров нового поколения планируется реализовать свою идею «проактивных, или упреждающих вычислений». До сих пор компьютеры делают только то, что им говорит человек. А вот в будущем, наши ПК будут сами предугадывать наши потребности и самостоятельно действовать в наших интересах. Компьютер будет анализировать текущую обстановку, производить упреждающие вычисления и предлагать нам те или иные варианты возможных дальнейших действий, а в ряде случаев даже будет действовать сам, освобождая нас от необходимости совершения рутинных процедур.
Сенсорные сети, состоящие из множества самостоятельных миниатюрных автономных устройств, обладающих возможностями беспроводной связи, будут способны самоорганизовываться в сети и взаимодействовать друг с другом и с «центром», обладая при этом внушительным запасом надежности.
Умная пыль для войны.
Концепция "умной пыли" позаимствована из повести Станислава Лема "Непобедимый" и еще недавно рассматривалась как дело далекого будущего. В ее основе лежит идея микроробота - механизма, размер которого исчисляется миллиметрами, а то и микронами. Одиночный микроробот, как и один муравей, практически ни на что не способен. Однако множество их, собранных в одном месте, становится похожим на семью из миллиардов тропических муравьев, уничтожающих все живое на своем пути.
Один из возможных способов ее применения, который придумали американские военные, - поражение танков противника: облако микророботов, несущих заряд, окутывает бронированную машину и взрывается. Либо физическое уничтожение сил противника с помощью микрозарядов взрывчатки. Будучи сброшенными с самолета (естественно, беспилотного) облако само автоматически ищет цели, разделяется на кластеры необходимого для их поражения размера, облепляет их, проникнув в незащищенные места, синхронно подрывается. Получившийся объемный взрыв сжигает системы управления техникой и опустошает самые защищенные бомбоубежища с максимальной эффективностью, недоступной обычным видам вооружения.Более мирное применение, к примеру, разведка местности и шпионаж, требует гораздо более сложных программных алгоритмов и возможности использования сложных средств наблюдения и связи. Поэтому, по прогнозам специалистов, оно станет осуществимо с помощью умной пыли не ранее, чем в 2014-2017 гг. Сценарий действий здесь будет следующим. Распыленное в окрестностях важного объекта облако незаметно перемещается в его сторону, попутно выбирая оптимальные места для размещения специализированных субоблачков. Облако видеонаблюдения, каждая пылинка которого представляет собой отдельный пиксель матрицы с интерфейсом связи с соседями, стремится занять лучшую позицию для большего обзора пространства. Жучки (или, возможно, «мошки») устанавливают контроль за звуками. Самая сложная часть, передача информации в штаб разведки, в ближайшее время вряд ли сможет обойтись без засылки агента с устройством, считывающим ее как в современных RFID-системах.
А что в России?
В апреле 2007 года руководитель наноцентра Московского энергетического института Андрей Алексенко сообщил о ведущихся в России разработках нанооружия. По его словам, главное достоинство этого оружия в том, что "против него нет другой защиты кроме нанозащиты". Суть работы над ним российских ученых он не стал уточнять, сославшись на секретность разработок.
России для обеспечения национальной безопасности необходимо заниматься разработкой нанотехнологий двойного назначения. По его мнению, подобные разработки помогут в охране границ, а также защите от техногенных катастроф. Наконец, так называемая «умная пыль» - это полное обследование территории, но это возможно только при развитии современной микро- и наноэлектроники.
В свою очередь Путин, еще будучи президентом, поручал в 2007 году первому вице-премьеру правительства Сергею Иванову контролировать правильность расходования государственных средств, выделяемых на развитие наноиндустрии. "Это то направление деятельности, на которое государство не будет жалеть никаких средств", - заявлял президент, выступая на совещании в научном центре "Курчатовский институт". Путин тогда еще подчеркнул, что государство "предоставляет большие деньги" на эти цели, и "нужно их вкладывать так, чтобы они использовались эффективно и давали отдачу". "Очень важно также знать цели", - отметил Путин и далее сам перечислил их: "Нанотехнология, безусловно, будет ключевой отраслью для создания сверхсовременного и сверхэффективного как наступательного, так и оборонительного вооружения, а также средств связи".
Нанотехнологии.
Нанотехнологии позволяют видоизменить вещества на уровне атомов и молекул и входят в число наиболее перспективных технологий XXI века. Именно нанотехнологии и результаты их применения будут определять прогресс и состояние дел практически во всех областях человеческой деятельности - от сельского хозяйства и медицины до космических исследований. Они способны изменить средства связи - новые транзисторы, оборону - новые виды оружия, борьбу с терроризмом - новые приборы слежения, медицину - новые лекарства и приборы, экологию - новые очистные устройства. С помощью таких технологий можно будет преобразовывать любые виды энергии с большим КПД и создать эффективные устройства для получения электроэнергии из солнечного излучения.
В Британии объединили в рой 50 устройств.
Свои разработки в это области представили недавно британские ученые. Их научный интерес сосредоточился в области исследования иных планет: "умные" устройства размером с песчинку, которые будут разлетаться по ветру, могут помочь, в частности, в изучении Марса.
Такие устройства будут представлять собой компьютерный микрочип, покрытый пластиковой оболочкой, которая сможет менять свою форму при подаче электрического импульса и таким образом двигаться в направлении, определенном оператором. Электронную "пыль" можно помещать в носовую часть космических зондов и выпускать в атмосфере других планет, где они будут разноситься ветром.
С результатами разработок в этой области эксперты из университета Глазго в Шотландии познакомили коллег на собрании Национальной ассоциации астрономов. Доктор Джон Баркер, профессор Центра исследований в области наноэлектроники в Глазго, говорит, что при помощи беспроводных сетей из таких микроустройств радиусом в миллиметр можно будет в случае необходимости формировать рои. По словам Баркера, чипы подходящего размера и устройства существуют уже сегодня.
Если при помощи определенного электрического заряда полимерную оболочку такого устройства "сморщить", то пылинка станет подниматься выше, а если расплющить, то она пойдет вниз. А беспроводные сети позволят сбивать микроустройства в "стаи", и доктор Баркер с коллегами создали математическую модель этого процесса.
"Мы убедились в том, что большинство частиц могут "разговаривать" только с ближайшими соседями, но когда их много, они могут общаться на куда больших расстояниях, - объяснял шотландский ученый. - В ходе моделирования мы добились объединения 50 устройств в единый рой - и сумели это сделать, несмотря на сильный ветер".
Ученые уже продемонстрировали возможности "умной пыли", в которой - в объеме несколько кубических сантиметров - умещаются датчики, источники энергии, устройства цифровой связи и сетевые ячейки. Но если их применять для исследования других планет, то им нужны будут сенсоры, а нынешние химические сенсоры слишком велики, чтобы уместиться в летающую электронную "песчинку". Исследователи надеются, однако, что уже в ближайшие десятилетия появятся датчики куда меньших размеров.
В апреле 2007 года Джон Баркер изучил возможность исследования поверхности Марса с помощью множества миниатюрных беспроводных датчиков, «умной пыли», которые могут перемещаться по поверхности от одной точки к другой, изменяя свою форму. Д-р Баркер разработал компьютерную модель, с помощью которой рассматривал перемещение 30 тыс. миниатюрных датчиков по поверхности Марса. Каждый прибор в модели мог определять свое местоположение, а также изменять свою форму, меняя гладкую поверхность на неровную и наоборот. Датчики гладкой формы легко могут подхватываться и переноситься марсианским ветром, а, приобретая неровную форму, они снова попадают на поверхность Марса за счет увеличения сопротивления среды. Таким образом, изменяя форму приборов, можно управлять их движением. Результаты расчетов показали, что около 70% датчиков смогут успешно преодолеть заданный маршрут длиной 20 км.
Между тем, межпланетные исследования - далеко не единственная сфера применения "умной пыли". В числе других может быть использование микроустройств для сбора информации на поле боя или их внедрение в цемент с тем, чтобы изнутри наблюдать за "здоровьем" мостов, зданий и других сооружений.
Русское решение.
Впрочем, у роботов могут быть и мирные задачи, например исследование околоземного пространства с помощью стаек микроспутников. При этом возникает сложная проблема: как одновременно управлять множеством механизмов. Представим себе, что десятками тысяч роботов нужно управлять из одного центра. Там должен стоять мощный сверхкомпьютер, способный отследить положение каждого робота и дать ему инструкцию. Это требует огромных затрат времени, а кроме того, весьма небезопасно: управляющий центр может выйти из строя. Значительно проще дать возможность каждому роботу принимать самостоятельные решения и координировать свои действия с действиями соседей.
Алгоритм действия, придуманный российскими исследователями из Таганрогского радиотехнического института в 2003 году, таков. Сначала роботы образуют единое облако. Ему сообщают координаты целей. Каждый робот, зная свои координаты и координаты целей, выбирает ближайшую цель и принимает решение, стоит ли к ней двигаться. Для этого он узнает, сколько роботов уже направилось к этой цели. Если их число вполне достаточно, он начинает искать другую цель или остается в резерве. Если - нет, принимает решение об атаке, о чем и оповещает соседей. Так облако весьма быстро распадается на фрагменты, кластеры, которые перемещаются к своим целям.
Процесс кластеризации необходимо периодически возобновлять. Это нужно, чтобы учесть изменения оперативной обстановки. Например, если какой-то робот выбыл из игры, облако должно об этом узнать и быстро заменить его резервным. Точно так же нужно учитывать изменения координат цели - она может слишком сильно удалиться от каких-то роботов кластера. Значит, нужно будет к нему подтянуть дополнительные силы.
Компьютерное моделирование показало, что предложенный подход очень эффективен, а алгоритм принятия решений микророботами столь прост, что его легко воплотить в маленьких электронных мозгах этих миниатюрных созданий. Кроме того, вся процедура оказывается чрезвычайно гибкой, способной быстро учитывать и потери микророботов, и изменения в поведении целей.
США уже активно испытывают "умную пыль".
Разработками так называемой "умной пыли" занимаются и в США. Еще в 2002 году директор исследовательского отдела Intel в Калифорнийском университете в Беркли Ганс Малдер сообщил, что они представляют собой "микроскопические устройства-сенсоры с автономным питанием, обладающие функцией беспроводной связи". По его словам устройства уже существуют и более того, проходят испытания.
В будущем тысячи этих дешевых беспроводных сенсоров, размещенных в самых различных местах, будут самостоятельно объединяться в сети и работать от встроенных источников питания в течение нескольких лет. Пока же сенсорные сети могут состоять всего из нескольких сотен "пылинок", поскольку эти устройства остаются слишком дорогими, а длительность их работы исчисляется всего несколькими днями. По словам Малдера, главным препятствие к массовому распространению сенсорных сетей является дороговизна источников питания, которые обходятся примерно в $150.
Американские военные планируют потратить миллиарды долларов на внедрение в практику «умной пыли». Как они считают, дело того стоит — сброшенная на территорию противника «умная пыль», состоящая из нанороботов, способна нанести врагу великий урон. Роботы будут воспроизводить себе подобных из подручного материала и шпионить, передавая информацию в главный компьютер, а по команде из Центра пойдут в наступление: проникнут в тела вражеских солдат (убивая их или просто обездвиживая), остановят любой двигатель, переориентируют любой сигнал или же просто взорвутся, уничтожая технику и живую силу на огромной территории. Малдер сообщил, что американские ученые разработали несколько сенсорных сетей на принципе "умной пыли". Одна сеть проходит "боевые" испытания в Афганистане, где вооруженные силы CША разместили несколько тысяч сенсоров с целью отслеживания передвижений боевой техники. Другая сеть используется на острове Дикой утки в штате Мэн, где с ее помощью ученые изучают миграцию буревестников, еще одна - в составе системы симулятора землетрясений в Беркли.
«Умная пыль» уже в продаже
Компания Dust Networks, техническим директором которой является Кристофер Пистер (Kris Pister), один из пионеров концепции «умной пыли» - распределенных сетей сверхмалых устройств, поддерживающих беспроводной обмен данными - представила рынке свой первый продукт. Первый тестовый комплект «умной пыли» под названием SmartMesh состоит из 12 миниатюрных устройств, называемых «пылинками». Цена всего комплекта, включающего сами устройства и ПО, составляет $4950 тыс.
Устройства связаны беспроводными линиями передачи и могут передавать данные с сенсоров, контролирующих температуру, скорость ветра, влажность либо иные параметры. Фактически они представляют собой беспроводные роутеры с батарейным питанием. С их помощью можно создавать, например, системы управления производственными процессами либо охранные системы. Скорость обмена данными у «пылинок» относительно низка, что позволяет обеспечить низкое энергопотребление и питание от автономных источников. Это, в свою очередь, позволяет существенно снизить стоимость эксплуатации систем на их основе, поскольку отпадает необходимость в проводке сетей электропитания, а также обеспечивает беспрецедентную гибкость системы.
SmartMesh представляет собой «слой», позволяющий организовать обмен данными между двумя другими «слоями» - датчиками, с одной стороны, и информационной системой, в рамках которой они функционируют, с другой. Каждая «пылинка» представляет собой узел беспроводной сети обмена данными с ультранизким энергопотреблением. Передача данных осуществляется от узла к узлу, аналогично тому, как происходит передача пакетов в сети интернет - за исключением того, что в системе <умной пыли> применяется вместо TCP/IP, ставшего фактическим промышленным стандартом, иной протокол передачи данных. Еще одно отличие - в том, что разработана технология, позволяющая держать устройства в выключенном состоянии большую часть времени. «Если держать радио все время включенным, - резонно отмечает Крис Пистер, - батарейки протянут лишь считанные недели». Новая технология позволила добиться ошеломляющего результата - отдельная «пылинка» на батарейках АА без их замены может проработать три года. Программное обеспечение Business 2.0, поставляемое в комплекте с «пылинками», позволяет им самим организовать сеть и обеспечить столь низкое энергопотребление.
По мнению авторов разработки, по мере того как концепция «умной пыли» будет получать все более широкое распространение, производители станут оснащать датчиками буквально каждую деталь, устройство и каждое помещение, что откроет возможность контроля и управления за широким спектром технологических процессов или, к примеру, за энергопотреблением, в режиме реального времени. Это позволит, в частности, повысить эффективность производства, создать более надежные охранные системы (оснастить датчиками вибрации весь охраняемый периметр) и улучшить урожайность полей (разместив датчики влажности и кислотности в почве у каждого растения).
Воплощение идеи «умной пыли» в жизнь потребовало немалых инвестиций. Dust Networks на ее разработку получила в общей сложности более $7 млн. от таких компаний, как Foundation Capital, Institutional Venture Partners. Одной из них стала In-Q-Tel - венчурная компания, финансируемая ЦРУ. Данных о том, во сколько обойдутся заказчикам большие промышленные сети «умной пыли», Dust Networks пока что не приводит.
Недалекое будущее.
Вообще же, сценариев, в которых могли бы быть рационально использованы сенсорные сети, великое множество: от наблюдения за состоянием виноградника (влажность, температура, зрелость, наличие вредоносных насекомых) до полноценной системы обеспечения безопасности, которая сможет контролировать буквально все: от наличия нарушителей в подконтрольной зоне до мониторинга атмосферы на предмет радиации и ядовитых веществ. В идеале же в будущем сенсорами будет оборудовано все — от городских зданий и автомобилей до тела человека.
Американские физики открыли, что нанотрубка резонирует с радиополем. На базе этого они построили приемник, который может принимать сигналы извне на частоте порядка 300;400 мегагерц, то есть радиодиапазон трубки можно настраивать. Трубка служит и антенной, и приемником. Следующая задача для сенсорных сетей в перспективе – это их внедрение на микро— и наноуровне. В организм человека, в здание, в сооружение и так далее. Лет через десять лет нанотехнологии с нанопередатчиками войдут в нашу повседневную жизнь.Пока «пылинки» из «умной пыли» если и напоминают традиционную пыль, то только если смотреть на них с очень большого расстояния. Хотя маленькие коробочки микроконтроллеров уже достаточно миниатюрны, чтобы широко использоваться. Но это, как обычно, лишь начало пути.
Хотелось бы, чтобы в России успешно продолжались разработки сетей «умной пыли», потому что мир не стоит на месте. Речь идет о появлении нового сверхчеловека-завоевателя, с встроенным микрочипом в голове и искусственным сердцем, который пока еще топчется на восточных и ближневосточных задворках, но скоро придет в Россию во всем своем нечеловеческом величии.
P.S. "В ХХI веке нашей стране вновь необходима всесторонняя модернизация. И это будет первый в нашей истории опыт модернизации, основанной на ценностях и институтах демократии. Вместо примитивного сырьевого хозяйства мы создадим умную экономику, производящую уникальные знания, новые вещи и технологии, вещи и технологии, полезные людям." Из послания ФС Президента РФ Д.А. Медведева 12.11.2009.
Информация для статьи взята из открытых источников интернета.
igor-grek.com
Умная пыль | Defence.Ru
Имея ограничение Pt, для максимального увеличения скорости передачи Rb и расстояния d мы должны максимально увеличить площадь приемника А и уменьшить Ф, т. е. использовать максимально направленный передатчик.
Когда все другие параметры неизменны, для поддержания требуемого SNR допустимая скорость передачи и расстояние соотносятся как Rb ∞ d-4. Следовательно, имеется возможность увеличить дальность передачи данных, значительно снизив скорость передачи. Если возможна многоскачковая маршрутизация, общая задержка может быть минимизирована путем передачи на более высоких скоростях при нескольких скачках.Возможности мобильной сети
Метод АОЛС представляет много возможностей помимо пассивной связи при низком потреблении питания. Поскольку наиболее частым применением сети датчиков является вывод считываемых данных, основная задача протокола состоит в получении информации с большого количества датчиков, находящихся на небольшой площади. Произвольный доступ к информационной среде потребляет много энергии и неэффективен по пропускной способности. Поэтому весьма полезно применять пассивные и трансляционные (broadcast-oriented) технологии там, где это возможно. К счастью, метод АОЛС допускает несколько одновременных считываний с датчиков, сочетая активные и пассивные подходы, использующие технологии доступа по запросу, и обеспечивает эффективный ответ с низкой задержкой к областям сети датчиков, которые подвержены частым изменениям.Параллельное считывание
Одиночный широкий луч базового трансивера может одновременно зондировать несколько мотов. Оптический сенсор, размещенный на КУ, принимает несколько отраженных от мотов лучей до тех пор, пока их будет разделять расстояние для корректного приема сигналов. Зондирующий луч сканирует трехмерное пространство, покрываемое базовой станцией, с частотой, определяемой сценарием использования и соответствующими требованиями к считыванию информации с датчиков.Доступ по запросу
Для экономии энергии при передаче данных с применением активного передатчика лучше всего воспользоваться высокой скоростью передачи для небольших пакетов данных. Распространенные методы доступа по запросу могут использоваться для сочетания преимуществ низкой задержки, присущей активной коммуникации, с преимуществами низкого потребления питания, характерного для пассивного подхода.
Когда моту требуется передать информацию, он передает короткий импульсный сигнал на базовый трансивер. КУ, обнаружив этот сигнал, зондирует область, из которой поступил этот сигнал. Если пассивный передатчик (т. е. КУО) точно ориентирован в направлении БТ, мот может передать необходимую информацию, модулируя отраженный зондирующий луч соответствующими данными.Логически рассуждая, структура связи, описанная выше, имеет много общего с сотовыми и спутниковыми сетями. Доступ к каналу предоставляется в режиме соперничества. Коммуникационный узел предоставляет канал узлу, который запрашивает связь. В сотовых сетях это выполняется путем присвоения узлу частоты, временного интервала и/или кода. В схеме, описанной для «умных пылинок», канал предоставляется с помощью зондирующего луча.Заметим, что для этой технологии количество каналов (вызова или передачи данных) равно количеству отдельных пикселов на БТ. У базового трансивера нет возможности различать моты, устанавливающие связь одновременно, если сигнал от них попадает в один и тот же пиксел матрицы оптического сенсора. Единственный возможный способ преодолеть это — использовать технологии временного интервала подобно тому, как они используются в системах связи с множественным доступом с разделением по времени (TDMA). Луч с широкой апертурой, излучаемый КУТ, может быть модулирован таким образом, чтобы задать временной базис синхронизации мотов. Затем КУ может передать каждому отдельному моту информацию о назначении временного интервала для сеанса связи.Периодичность зондирования
Периодичность применения зондирующего луча может быть определена в рамках сценария использования. Имеются хорошо известные наблюдения, связанные с управлением статистическими данными, о том, что в областях, где изменения происходят более быстро, повтор должен осуществляться чаще. Если считанные данные меняются незначительным образом на протяжении длительного времени, то достаточно случайных считываний, чтобы получить статистически значимые результаты. Поэтому лучше уделять больше времени зондированию тех датчиков, которые испытывают более быстрые изменения данных и для которых считывание с перерывами может привести к большому несоответствию, отличному от текущих значений датчика.«Умная пыль»: сценарии использования
В зависимости от сценария применения отдельные моты могут быть прикреплены к объектам, которые требуется отслеживать. Кроме того, большое количество пылинок может быть просто рассеяно случайным образом в некотором объеме — они, к примеру, могут парить в воздухе. Моты записывают данные, получаемые с датчиков, а затем, когда они запрашиваются, передают полученную информацию при помощи оптических технологий. В некоторых вариантах использования моты будут устанавливать связь напрямую (и пассивно) с коммуникационным узлом, в других случаях будет использоваться активная коммуникация между мотами с последующей передачей данных на КУ. В зависимости от области применения моты и базовую станцию может разделять расстояние от десятков метров до километров.КУ можно, к примеру, разместить в портативном устройстве вроде бинокля. Это позволит пользователю одновременно наблюдать обстановку и считывать информацию с мотов, которая будет отображаться поверх видимого изображения. Другой пример — КУ может находиться на небольшом БПЛА, который барражирует над областью, усеянной мотами, и периодически опрашивает их.Предполагается большое количество вариантов применения «умной пыли» как в гражданских, так и военных системах. «Умная пыль» может быть распространена в определенном районе для получения метеорологических и геофизических данных и даже использоваться в изучении других планет. Она может применяться для выполнения сбора данных в среде, где невозможно использовать проводные датчики или их использование приводит к ошибкам. Среди примеров — камеры для технологической обработки полупроводников, вращающиеся механизмы, аэродинамические трубы, безэховые камеры.В биологических исследованиях «умная пыль» может использоваться для отслеживания миграций и внутренних процессов у насекомых и мелких животных. Если рассматривать военную область применения, «умная пыль» может быть развернута для скрытого мониторинга территории противника — например, для проверки выполнения тех или иных договоренностей. Акустические, вибрационные датчики или датчики магнитного поля могут определять прохождение машин и других объектов. «Умная пыль» может использоваться для наблюдения за периметром или для определения наличия химического или биологического оружия на поле боя.
Основная проблема использования «умной пыли» — с точки зрения обработки данных и систем связи — состоит в том, как осуществить комплексное поведение большого количества отдельных, относительно простых датчиков. Иногда это называют поведением пчелиного улья или роя, иногда — непредсказуемым или неочевидным поведением. Критически важной технологией в этом случае является возможность датчиков передавать свои данные друг другу, а также центральному процессору, находящемуся на базовой станции. Но ключевое значение, пожалуй, имеет правильная организация сети.Сценарий «Непредсказуемое поведение системы, состоящей из большого количества датчиков»
Датчикам лучше работать совместно. Вместо интеграции большого количества датчиков в одиночную интегрированную схему можно просто развернуть большое количество различных датчиков в определенном географическом районе и позволить им самостоятельно организоваться.Датчики обычно специализируются на обнаружении определенных сигнатур. Одни регистрируют движение, другие — тепло, третьи — звук. Когда один датчик обнаруживает критическое значение соответствующей сигнатуры, он информирует соседние датчики. Те, в свою очередь, включаются в работу в зависимости от типа сенсорных возможностей. Например, простой датчик определения движения может подать сигнал более сложным датчикам, чтобы они определили температурные или другие характеристики теплопередачи. Массив датчиков, работающих как единая сеть, не только обнаруживает нарушителя, но и демонстрирует более интеллектуальную обработку данных путем поиска отличий. Как определить, кто проник на контролируемую территорию, человек или небольшое животное? Один из вариантов — сверить тепловые сигнатуры. Так, тепловое излучение человеческого тела будет иметь больший объем.Более сложные датчики могут затем увеличить скорость сканирования, чтобы получить сигнатуру более высокого разрешения, или перераспределить запас энергии на работу в узкополосном или сверхнаправленном режиме. Подобные режимы значительно влияют на потребление питания. Основной вопрос оптимизации — максимальные возможности направленной работы и повышения разрешения при минимальном потреблении электроэнергии.Технологические подходы для реализации сценария
Имеются два способа создания такой системы обнаружения. Первый — централизованная схема. Датчик движения устанавливает связь с базовым трансивером, который в свою очередь устанавливает связь с находящимся рядом датчиком тепла. В случае использования пассивной коммуникации, это будет наиболее энергоэффективный способ распространения информации.Централизованные/пассивные схемы не могут использоваться, если отсутствует возможность прямой передачи данных (нахождение вне зоны прямой видимости) или периодичность опроса слишком низка и не позволяет преодолеть ограничение, связанное с задержкой обнаружения. В таких случаях мот, отслеживающий обстановку, должен использовать активный передатчик. Если прямая передача данных невозможна, моту придется ситуативно использовать многоскачковые технологии для связи с коммуникационным узлом или соседними узлами сети.Определение невозможности прямой передачи данных между мотом и КУ не представляет сложности (стоит обратить внимание, что блокирование линии связи и неисправность КУ могут быть определены одни и тем же способом). Можно задать некий максимальный дежурный цикл между отдельными зондирования. Если со времени предыдущего «сеанса» прошло определенное количество времени, мот может предположить, что линия связи заблокирована. Оценив важность обнаруженной информации, мот может перейти в активное состояние.Создание многоскачковой маршрутизации в этой среде довольно затруднительно. Из-за направленности встроенного лазера активная передача по всем направлениям невозможна. Также невозможно определить, сможем ли мы получить информацию от следующего узла, даже если он принимает данные от предыдущего узла.Возможна следующая схема. Узел передает короткий пакет и ждет подтверждения от любого узла, находящегося в режиме прослушивания, чтобы определить, что его передача была принята. Определение реальной достижимости между парой мотов требует полного четырехфазного квитирования («Вы видите меня?» — «Да, я вижу вас. А вы видите меня?» — «Да» — «Хорошо. Мы можем установить связь между нами»). Это должно выполняться в контексте соответствующих лимитов времени и быть устойчивым к динамическим изменениям в позициях узлов, устанавливающих связь друг с другом, и которые, к примеру, могут парить в воздухе.Таблицы маршрутизации могут быть созданы исходя из такого попарного установления связи. Однако стандартные алгоритмы маршрутизации, такие как RIP, OSPF и DVMP, предполагают двунаправленные и симметричные связи. Это не всегда возможно в случае с «умной пылью». К примеру, мот А может установить связь с мотом B, но не наоборот. Даже если связь двунаправленная, нет необходимости работать с той же пропускной способностью или параметрами потерь в обоих направлениях.Следовательно, требуется разработка новых алгоритмов маршрутизации, способных работать с каналами связи, которые однонаправлены и/или ассиметричны. Специальная рабочая группа, созданная во французском институте INRIA, уже проводила соответствующие обсуждения под эгидой Инженерного совета Интернета (IETF Unidirectional Link Routing Working Group).К сожалению, текущие усилия исследователей сосредоточены на поддержке однонаправленной связи с высокой пропускной способностью, где все узлы имеют как минимум двунаправленную связь низкой пропускной способностью (например, узлы, которые имеют доступ к спутниковой связи с высокой пропускной способностью, взаимодействуют между собой посредством медленной телефонной связи). Даже модификация существующих алгоритмов не сильно поможет, поскольку связь между парящими в воздухе мотами является динамической и работает в пределах короткой временной шкалы. Более общий случай все еще требует рассмотрения.Другие проблемы, связанные с использованием
Одно из возможных улучшений состоит в использовании MEMS-технологии для создания инерциальных навигационных схем с тем, чтобы датчики имели больше информации о ближайших соседях, даже если они оказывается вне пределов прямой видимости для коммуникационного узла. КУ может определить относительное местоположение мотов в пределах своего поля обзора. Затем он сможет передать «информацию о ближайших соседях» мотам, которые способны отслеживать его зондирующий луч. Встроенное средство инерциальной навигации в сочетании с этими периодическими «снимками» относительного местоположения поможет мотам сориентировать их приемопередающую оптику, что расширит их коммуникационне возможности с соседними узлами.Заключение
Научное сообщество находится в поиске новых областей, в которых его представители смогут генерировать инновационные идеи и испытывать их эффективность. Новая парадигма, выходящая за пределы настольных компьютеров, предлагает захватывающие перспективы системного проектирования — мы живем в посткомпьютерную эпоху (post-PC era). Сети беспроводных датчиков — одна из таких областей, которая обещает появление новых важных сфер практического применения и требует новых подходов к традиционным проблемам создания сетей.
«Умная пыль» представляет собой многообещающую платформу для исследования практического применения систем, состоящих из групп простых узлов с непредсказуемым/неочевидным поведением. Решение проблемы частичных разъединений при установке связи посредством динамической маршрутизации сигналов с использованием быстро изменяющихся однонаправленных каналов представляет важнейшую исследовательскую задачу для сообщества, разрабатывающего мобильные сети.
technowars.defence.ru
Чёрно-Белый Мир: Нанотехнология
Распыление Нано-Технологии "Умная пыль"
Чипирование уже рекламируют, готовтесь...
Микрочип-микро имплант RFID-транспондеров, вставленный в человека.Подкожные имплантаты обычно содержат уникальный идентификационный номер, который связан с информацией, содержащейся во внешней базе данных, такие, как идентификация личности, история болезни, контактная информация.Первый Эксперимент с внедрением RFID был проведен в 1998 году британским ученым Кевин Уорвик. В 2002 году VeriChip Corporation (известная как "Позитивная ID корпорация" с ноября 2009 года) получила предварительное одобрение со стороны США по продуктам питания и лекарственным препаратам (FDA), чтобы продать его устройство в США в рамках конкретных принципов. Аппарат получил одобрение FDA в 2004 году и был продан под названием VeriChip или VeriMed. В 2007 году было выявлено, что почти идентичные импланты вызвали рак в сотни лабораторных животных. Корпорация PositiveID (ранее известный как VeriChip Corporation; Applied Digital Solutions, Inc, а также Digital Angel Corporation) распространил имплантируемый чип, известный как VeriChip или VeriMed пока продукт был прекращен во второй половине 2010 года. Компания предложила, что имплантат может быть использован для получения медицинской информации в случае возникновения чрезвычайной ситуации, а именно: Каждый имплантат VeriChip, содержащихся в 16-значного идентификационного номера. Это число передается при ручной сканер VeriChip проходит в нескольких сантиметрах от имплантата. Участие больниц и аварийных работников войдут в это число на защищённую страницу на веб-сайте корпорации VeriChip. По некоторым данным, в 2006 80 больниц согласилась владеть VeriChip сканером, предоставляемых компанией и 232 врачей решили внедрить устройства в пациентов, которые их просили. Microchip сканеры были установлены на вход и двери открывались только тем чьи номера чипа были введены в систему. Многие рабочие госпиталей были также чипированы в 2007 году. Компании закрыты, но нет ни слова о том, что произошло с работниками или их имплантатами.Возможные применения будущегоТеоретически, GPS с поддержкой чипа сделает возможным находить информацию о каждом человеке: кто он, где он, кем работает, занимается, чем болеет, и т.д. Критики утверждают, однако, что эта технология неизбежно будет использоваться для более зловещих целей. Правительства могут использовать импланты, чтобы отслеживать и преследовать человека правозащитников, профсоюзных активистов, политических противников, преступники могут использовать их, чтобы преследовать своих жертв, рабовладельцы могли бы использовать их для предотвращения побега пленных, и чтобы найти и похитить детей. Возможные проблемыВетеринарно-токсикологические исследования с 1996 по 2006 год показали, что у лабораторных мышей и крыс иногда появлялись раковые опухоли(подкожные саркомы)вокруг внедрённого микрочипа. Данные показывают, что от 1% до 10% имплантированных лабораторных животных разработали злокачественные опухоли, возникающие в тканях, окружающие микрочип. Другие осложненияПо данным FDA, внедрение VeriChip представляет потенциальный медицинской минус. Электрические опасности, MRI несовместимость, неблагоприятные реакции тканей и миграции имплантированного транспондера являются только одними из потенциальных рисков, связанных с имплантом VeriChip. Пациент может быть сожжен, если чип реагирует на внешний источник ЭДС излучения, такие как сильное электрическое поле и магнитный резонанс томографа (МРТ) машины. Сильные магниты магнитно-резонансной томографии смогли бы уничтожить имплант и вызвать серьезные ожоги, внутренне и внешне. Социальная критикаСовет по этическим и судебным вопросам (CEJA) Американской медицинской ассоциации опубликовал доклад, в 2007 году, утверждая, что имплантированые RFID-чипы могут поставить под угрозу частную жизнь, потому что нет никакой гарантий, что информация, содержащаяся в чипе будет защищена, не говоря уже о том, что чипы могут перемещаться под кожей. В христианстве, некоторые считают, что имплантация чипов может быть Знаком зверя, и предшественник событий книги Откровения. Ислам считает, что тело модификации "харам", арабский термин, означающий "запрещено", поскольку они связаны с изменением тела, творение Аллаха.
www.worldisblackandwhite.com
Важно! Умная пыль и сверхчеловек » Против УЭК
Понятие умной пыли (smartdust) ввел Кристофер Пистер из Калифорнийского университета Беркли в 2001 году.Не совсем привычным для высоких технологий термином «умная пыль» называются миниатюрные сенсоры, которые обладают возможностями вычислений и беспроводной связи, а также памятью для хранения данных и чувствительными элементами для измерения параметров окружающей среды.
«Умная пыль» прекрасно подходит для организации беспроводных сетей, в которых узлы связываются друг с другом по мере надобности. Такая сеть обладает распределенными вычислительными возможностями, полоса пропускания сети растет с ростом ее размеров. Помимо собственно сенсоров, сенсорные сети включают в себя и некоторое количество «шлюзов». Последние нужны для того, чтобы собирать, обрабатывать и направлять дальше информацию с окружающих их сенсоров. На первом этапе развития концепции «умной пыли», создатели сенсоров усиленно стремились к уменьшению их размеров. Однако, опыт их внедрения показал, что миниатюризация не всегда приветствуется в промышленности. Поэтому первые образцы «умной пыли», созданные корпорацией Intel, представляют собой платы размером 3 х 3 см.
Еще одно, уже реализованное применение новых сенсоров, – контроль за системами водоснабжения. Сенсоры устанавливаются на водопроводных трубах и сигнализируют о дрожании трубы, о влажности окружающей среды специальному шлюзу, расположенному где-то на фонаре или на доме в пределах досягаемости беспроводной связи сенсоров. Энергопитание сенсоров – от батареек, а шлюзов – от сети. В Бостоне такая сеть уже успешно эксплуатируется.
Сейчас создается второе поколение сенсоров «умной пыли». В их основе - 32-битный процессор XScale, а для сжатия информации используется специальный процессор, так же как и для обеспечения безопасности. Размеры новых сенсоров меньше, чем у предыдущего поколения почти в два раза. В новых сенсорах – большая RAM и FLASH-память и они могут работать на основе операционной системы Linux. Кроме этого, они обладают высокоскоростными возможностями ввода информации, например, с видеокамер. Отдельное направление исследований – вопрос энергопитания. Есть, например, проекты питания сенсоров от солнечных батарей размером 10х10 см. Исследуются возможности преобразования вибрации механизмов в электроэнергию. С помощью сенсоров нового поколения планируется реализовать свою идею «проактивных, или упреждающих вычислений».
До сих пор компьютеры делают только то, что им говорит человек. А вот в будущем, наши ПК будут сами предугадывать наши потребности и самостоятельно действовать в наших интересах. Компьютер будет анализировать текущую обстановку, производить упреждающие вычисления и предлагать нам те или иные варианты возможных дальнейших действий, а в ряде случаев даже будет действовать сам, освобождая нас от необходимости совершения рутинных процедур.Сенсорные сети, состоящие из множества самостоятельных миниатюрных автономных устройств, обладающих возможностями беспроводной связи, будут способны самоорганизовываться в сети и взаимодействовать друг с другом и с «центром», обладая при этом внушительным запасом надежности.
Умная пыль для войны.
Концепция "умной пыли" позаимствована из повести Станислава Лема "Непобедимый" и еще недавно рассматривалась как дело далекого будущего. В ее основе лежит идея микроробота - механизма, размер которого исчисляется миллиметрами, а то и микронами. Одиночный микроробот, как и один муравей, практически ни на что не способен. Однако множество их, собранных в одном месте, становится похожим на семью из миллиардов тропических муравьев, уничтожающих все живое на своем пути.
Один из возможных способов ее применения, который придумали американские военные, - поражение танков противника: облако микророботов, несущих заряд, окутывает бронированную машину и взрывается. Либо физическое уничтожение сил противника с помощью микрозарядов взрывчатки. Будучи сброшенными с самолета (естественно, беспилотного) облако само автоматически ищет цели, разделяется на кластеры необходимого для их поражения размера, облепляет их, проникнув в незащищенные места, синхронно подрывается. Получившийся объемный взрыв сжигает системы управления техникой и опустошает самые защищенные бомбоубежища с максимальной эффективностью, недоступной обычным видам вооружения. Более мирное применение, к примеру, разведка местности и шпионаж, требует гораздо более сложных программных алгоритмов и возможности использования сложных средств наблюдения и связи. Поэтому, по прогнозам специалистов, оно станет осуществимо с помощью умной пыли не ранее, чем в 2014-2017 гг. Сценарий действий здесь будет следующим. Распыленное в окрестностях важного объекта облако незаметно перемещается в его сторону, попутно выбирая оптимальные места для размещения специализированных субоблачков. Облако видеонаблюдения, каждая пылинка которого представляет собой отдельный пиксель матрицы с интерфейсом связи с соседями, стремится занять лучшую позицию для большего обзора пространства. Жучки (или, возможно, «мошки») устанавливают контроль за звуками. Самая сложная часть, передача информации в штаб разведки, в ближайшее время вряд ли сможет обойтись без засылки агента с устройством, считывающим ее как в современных RFID-системах.
А что в России?
В апреле 2007 года руководитель наноцентра Московского энергетического института Андрей Алексенко сообщил о ведущихся в России разработках нанооружия. По его словам, главное достоинство этого оружия в том, что "против него нет другой защиты кроме нанозащиты". Суть работы над ним российских ученых он не стал уточнять, сославшись на секретность разработок.
России для обеспечения национальной безопасности необходимо заниматься разработкой нанотехнологий двойного назначения. По его мнению, подобные разработки помогут в охране границ, а также защите от техногенных катастроф. Наконец, так называемая «умная пыль» - это полное обследование территории, но это возможно только при развитии современной микро- и наноэлектроники.
В свою очередь Путин, еще будучи президентом, поручал в 2007 году первому вице-премьеру правительства Сергею Иванову контролировать правильность расходования государственных средств, выделяемых на развитие наноиндустрии. "Это то направление деятельности, на которое государство не будет жалеть никаких средств", - заявлял президент, выступая на совещании в научном центре "Курчатовский институт". Путин тогда еще подчеркнул, что государство "предоставляет большие деньги" на эти цели, и "нужно их вкладывать так, чтобы они использовались эффективно и давали отдачу". "Очень важно также знать цели", - отметил Путин и далее сам перечислил их: "Нанотехнология, безусловно, будет ключевой отраслью для создания сверхсовременного и сверхэффективного как наступательного, так и оборонительного вооружения, а также средств связи".Нанотехнологии.
Нанотехнологии позволяют видоизменить вещества на уровне атомов и молекул и входят в число наиболее перспективных технологий XXI века. Именно нанотехнологии и результаты их применения будут определять прогресс и состояние дел практически во всех областях человеческой деятельности - от сельского хозяйства и медицины до космических исследований. Они способны изменить средства связи - новые транзисторы, оборону - новые виды оружия, борьбу с терроризмом - новые приборы слежения, медицину - новые лекарства и приборы, экологию - новые очистные устройства. С помощью таких технологий можно будет преобразовывать любые виды энергии с большим КПД и создать эффективные устройства для получения электроэнергии из солнечного излучения.
В Британии объединили в рой 50 устройств.
Свои разработки в это области представили недавно британские ученые. Их научный интерес сосредоточился в области исследования иных планет: "умные" устройства размером с песчинку, которые будут разлетаться по ветру, могут помочь, в частности, в изучении Марса.
Такие устройства будут представлять собой компьютерный микрочип, покрытый пластиковой оболочкой, которая сможет менять свою форму при подаче электрического импульса и таким образом двигаться в направлении, определенном оператором. Электронную "пыль" можно помещать в носовую часть космических зондов и выпускать в атмосфере других планет, где они будут разноситься ветром.
С результатами разработок в этой области эксперты из университета Глазго в Шотландии познакомили коллег на собрании Национальной ассоциации астрономов. Доктор Джон Баркер, профессор Центра исследований в области наноэлектроники в Глазго, говорит, что при помощи беспроводных сетей из таких микроустройств радиусом в миллиметр можно будет в случае необходимости формировать рои. По словам Баркера, чипы подходящего размера и устройства существуют уже сегодня.
Если при помощи определенного электрического заряда полимерную оболочку такого устройства "сморщить", то пылинка станет подниматься выше, а если расплющить, то она пойдет вниз. А беспроводные сети позволят сбивать микроустройства в "стаи", и доктор Баркер с коллегами создали математическую модель этого процесса.
"Мы убедились в том, что большинство частиц могут "разговаривать" только с ближайшими соседями, но когда их много, они могут общаться на куда больших расстояниях, - объяснял шотландский ученый. - В ходе моделирования мы добились объединения 50 устройств в единый рой - и сумели это сделать, несмотря на сильный ветер".
Ученые уже продемонстрировали возможности "умной пыли", в которой - в объеме несколько кубических сантиметров - умещаются датчики, источники энергии, устройства цифровой связи и сетевые ячейки. Но если их применять для исследования других планет, то им нужны будут сенсоры, а нынешние химические сенсоры слишком велики, чтобы уместиться в летающую электронную "песчинку". Исследователи надеются, однако, что уже в ближайшие десятилетия появятся датчики куда меньших размеров.
В апреле 2007 года Джон Баркер изучил возможность исследования поверхности Марса с помощью множества миниатюрных беспроводных датчиков, «умной пыли», которые могут перемещаться по поверхности от одной точки к другой, изменяя свою форму. Д-р Баркер разработал компьютерную модель, с помощью которой рассматривал перемещение 30 тыс. миниатюрных датчиков по поверхности Марса. Каждый прибор в модели мог определять свое местоположение, а также изменять свою форму, меняя гладкую поверхность на неровную и наоборот. Датчики гладкой формы легко могут подхватываться и переноситься марсианским ветром, а, приобретая неровную форму, они снова попадают на поверхность Марса за счет увеличения сопротивления среды. Таким образом, изменяя форму приборов, можно управлять их движением. Результаты расчетов показали, что около 70% датчиков смогут успешно преодолеть заданный маршрут длиной 20 км.Между тем, межпланетные исследования - далеко не единственная сфера применения "умной пыли". В числе других может быть использование микроустройств для сбора информации на поле боя или их внедрение в цемент с тем, чтобы изнутри наблюдать за "здоровьем" мостов, зданий и других сооружений.
Русское решение.
Впрочем, у роботов могут быть и мирные задачи, например исследование околоземного пространства с помощью стаек микроспутников. При этом возникает сложная проблема: как одновременно управлять множеством механизмов. Представим себе, что десятками тысяч роботов нужно управлять из одного центра. Там должен стоять мощный сверхкомпьютер, способный отследить положение каждого робота и дать ему инструкцию. Это требует огромных затрат времени, а кроме того, весьма небезопасно: управляющий центр может выйти из строя. Значительно проще дать возможность каждому роботу принимать самостоятельные решения и координировать свои действия с действиями соседей.
Алгоритм действия, придуманный российскими исследователями из Таганрогского радиотехнического института в 2003 году, таков. Сначала роботы образуют единое облако. Ему сообщают координаты целей. Каждый робот, зная свои координаты и координаты целей, выбирает ближайшую цель и принимает решение, стоит ли к ней двигаться. Для этого он узнает, сколько роботов уже направилось к этой цели. Если их число вполне достаточно, он начинает искать другую цель или остается в резерве. Если - нет, принимает решение об атаке, о чем и оповещает соседей. Так облако весьма быстро распадается на фрагменты, кластеры, которые перемещаются к своим целям.
Процесс кластеризации необходимо периодически возобновлять. Это нужно, чтобы учесть изменения оперативной обстановки. Например, если какой-то робот выбыл из игры, облако должно об этом узнать и быстро заменить его резервным. Точно так же нужно учитывать изменения координат цели - она может слишком сильно удалиться от каких-то роботов кластера. Значит, нужно будет к нему подтянуть дополнительные силы.
Компьютерное моделирование показало, что предложенный подход очень эффективен, а алгоритм принятия решений микророботами столь прост, что его легко воплотить в маленьких электронных мозгах этих миниатюрных созданий. Кроме того, вся процедура оказывается чрезвычайно гибкой, способной быстро учитывать и потери микророботов, и изменения в поведении целей.
США уже активно испытывают "умную пыль".
Разработками так называемой "умной пыли" занимаются и в США. Еще в 2002 году директор исследовательского отдела Intel в Калифорнийском университете в Беркли Ганс Малдер сообщил, что они представляют собой "микроскопические устройства-сенсоры с автономным питанием, обладающие функцией беспроводной связи". По его словам устройства уже существуют и более того, проходят испытания.
В будущем тысячи этих дешевых беспроводных сенсоров, размещенных в самых различных местах, будут самостоятельно объединяться в сети и работать от встроенных источников питания в течение нескольких лет. Пока же сенсорные сети могут состоять всего из нескольких сотен "пылинок", поскольку эти устройства остаются слишком дорогими, а длительность их работы исчисляется всего несколькими днями. По словам Малдера, главным препятствие к массовому распространению сенсорных сетей является дороговизна источников питания, которые обходятся примерно в $150.
Американские военные планируют потратить миллиарды долларов на внедрение в практику «умной пыли». Как они считают, дело того стоит — сброшенная на территорию противника «умная пыль», состоящая из нанороботов, способна нанести врагу великий урон. Роботы будут воспроизводить себе подобных из подручного материала и шпионить, передавая информацию в главный компьютер, а по команде из Центра пойдут в наступление: проникнут в тела вражеских солдат (убивая их или просто обездвиживая), остановят любой двигатель, переориентируют любой сигнал или же просто взорвутся, уничтожая технику и живую силу на огромной территории. Малдер сообщил, что американские ученые разработали несколько сенсорных сетей на принципе "умной пыли". Одна сеть проходит "боевые" испытания в Афганистане, где вооруженные силы CША разместили несколько тысяч сенсоров с целью отслеживания передвижений боевой техники. Другая сеть используется на острове Дикой утки в штате Мэн, где с ее помощью ученые изучают миграцию буревестников, еще одна - в составе системы симулятора землетрясений в Беркли.
«Умная пыль» уже в продаже
Компания Dust Networks, техническим директором которой является Кристофер Пистер (Kris Pister), один из пионеров концепции «умной пыли» - распределенных сетей сверхмалых устройств, поддерживающих беспроводной обмен данными - представила рынке свой первый продукт. Первый тестовый комплект «умной пыли» под названием SmartMesh состоит из 12 миниатюрных устройств, называемых «пылинками». Цена всего комплекта, включающего сами устройства и ПО, составляет $4950 тыс.
Устройства связаны беспроводными линиями передачи и могут передавать данные с сенсоров, контролирующих температуру, скорость ветра, влажность либо иные параметры. Фактически они представляют собой беспроводные роутеры с батарейным питанием. С их помощью можно создавать, например, системы управления производственными процессами либо охранные системы. Скорость обмена данными у «пылинок» относительно низка, что позволяет обеспечить низкое энергопотребление и питание от автономных источников. Это, в свою очередь, позволяет существенно снизить стоимость эксплуатации систем на их основе, поскольку отпадает необходимость в проводке сетей электропитания, а также обеспечивает беспрецедентную гибкость системы.
SmartMesh представляет собой «слой», позволяющий организовать обмен данными между двумя другими «слоями» - датчиками, с одной стороны, и информационной системой, в рамках которой они функционируют, с другой. Каждая «пылинка» представляет собой узел беспроводной сети обмена данными с ультранизким энергопотреблением. Передача данных осуществляется от узла к узлу, аналогично тому, как происходит передача пакетов в сети интернет - за исключением того, что в системе <умной пыли> применяется вместо TCP/IP, ставшего фактическим промышленным стандартом, иной протокол передачи данных. Еще одно отличие - в том, что разработана технология, позволяющая держать устройства в выключенном состоянии большую часть времени. «Если держать радио все время включенным, - резонно отмечает Крис Пистер, - батарейки протянут лишь считанные недели». Новая технология позволила добиться ошеломляющего результата - отдельная «пылинка» на батарейках АА без их замены может проработать три года. Программное обеспечение Business 2.0, поставляемое в комплекте с «пылинками», позволяет им самим организовать сеть и обеспечить столь низкое энергопотребление.
По мнению авторов разработки, по мере того как концепция «умной пыли» будет получать все более широкое распространение, производители станут оснащать датчиками буквально каждую деталь, устройство и каждое помещение, что откроет возможность контроля и управления за широким спектром технологических процессов или, к примеру, за энергопотреблением, в режиме реального времени. Это позволит, в частности, повысить эффективность производства, создать более надежные охранные системы (оснастить датчиками вибрации весь охраняемый периметр) и улучшить урожайность полей (разместив датчики влажности и кислотности в почве у каждого растения).
Воплощение идеи «умной пыли» в жизнь потребовало немалых инвестиций. Dust Networks на ее разработку получила в общей сложности более $7 млн. от таких компаний, как Foundation Capital, Institutional Venture Partners. Одной из них стала In-Q-Tel - венчурная компания, финансируемая ЦРУ. Данных о том, во сколько обойдутся заказчикам большие промышленные сети «умной пыли», Dust Networks пока что не приводит.
Недалекое будущее.
Вообще же, сценариев, в которых могли бы быть рационально использованы сенсорные сети, великое множество: от наблюдения за состоянием виноградника (влажность, температура, зрелость, наличие вредоносных насекомых) до полноценной системы обеспечения безопасности, которая сможет контролировать буквально все: от наличия нарушителей в подконтрольной зоне до мониторинга атмосферы на предмет радиации и ядовитых веществ. В идеале же в будущем сенсорами будет оборудовано все — от городских зданий и автомобилей до тела человека.
Американские физики открыли, что нанотрубка резонирует с радиополем. На базе этого они построили приемник, который может принимать сигналы извне на частоте порядка 300;400 мегагерц, то есть радиодиапазон трубки можно настраивать. Трубка служит и антенной, и приемником. Следующая задача для сенсорных сетей в перспективе – это их внедрение на микро— и наноуровне. В организм человека, в здание, в сооружение и так далее. Лет через десять нанотехнологии с нанопередатчиками войдут в нашу повседневную жизнь. Пока «пылинки» из «умной пыли» если и напоминают традиционную пыль, то только если смотреть на них с очень большого расстояния. Хотя маленькие коробочки микроконтроллеров уже достаточно миниатюрны, чтобы широко использоваться. Но это, как обычно, лишь начало пути.
P.S. "В ХХI веке нашей стране вновь необходима всесторонняя модернизация. И это будет первый в нашей истории опыт модернизации, основанной на ценностях и институтах демократии. Вместо примитивного сырьевого хозяйства мы создадим умную экономику, производящую уникальные знания, новые вещи и технологии, вещи и технологии, полезные людям." Из послания ФС Президента РФ Д.А. Медведева 12.11.2009
protivkart.org
В России заявили о разработках нанооружия. Правительство выделяет на технологии "большие деньги"
ВСЕ ФОТО 
Руководитель наноцентра Московского энергетического института Андрей Алексенко сообщил о ведущихся в России разработках нанооружия. По его словам, главное достоинство этого оружия в том, что "против него нет другой защиты кроме нанозащиты". НТВ На тему нанооружия высказался в среду и первый вице-премьер РФ Сергей Иванов, который посетил с президентом Владимиром Путиным Курчатовский институт в Москве НТВ Президент России особо подчеркнул, что государство "предоставляет большие деньги" на эти цели, и "нужно их вкладывать так, чтобы они использовались эффективно и давали отдачу" НТВ Руководитель наноцентра Московского энергетического института Андрей Алексенко сообщил о ведущихся в России разработках нанооружия. По его словам, главное достоинство этого оружия в том, что "против него нет другой защиты кроме нанозащиты".
О перспективах нового типа оружия Алексенко рассказал в среду на пресс-конференции в Москве. Суть работы над ним российских ученых он не стал уточнять, сославшись на секретность разработок.
России для обеспечения национальной безопасности необходимо заниматься разработкой нанотехнологий двойного назначения, отметил Алексенко. По его мнению, подобные разработки помогут в охране границ, а также защите от техногенных катастроф.
"Наконец, так называемая "умная пыль" - это полное обследование территории, но это возможно только при развитии современной микро- и наноэлектроники. В этой области у нас также идет работа", - цитирует Алексенко "Интерфакс".
На тему нанооружия высказался в среду и первый вице-премьер РФ Сергей Иванов, который посетил с президентом Владимиром Путиным Курчатовский институт в Москве. По словам бывшего министра обороны, Россия намерена развивать нанотехнологии не для наращивания гонки вооружений. "Никакой гонки вооружений мы не затеваем и в любом случае участвовать в ней не будем", - заверил Иванов, добавив, как сообщает РИА "Новости", что "если кто-то хочет, то пожалуйста, но без нас". "Мы уже в свое время научаствовались", - заключил первый вице-премьер.
В свою очередь президент Путин поручил Сергею Иванову контролировать правильность расходования государственных средств, выделяемых на развитие наноиндустрии. "Это то направление деятельности, на которое государство не будет жалеть никаких средств", - заявил в среду президент, выступая на совещании в научном центре "Курчатовский институт".
Президент России особо подчеркнул, что государство "предоставляет большие деньги" на эти цели, и "нужно их вкладывать так, чтобы они использовались эффективно и давали отдачу". "Очень важно также знать цели", - отметил Путин и далее сам перечислил их: "Нанотехнология, безусловно, будет ключевой отраслью для создания сверхсовременного и сверхэффективного как наступательного, так и оборонительного вооружения, а также средств связи".
Нанотехнологии
Нанотехнологии позволяют видоизменить вещества на уровне атомов и молекул и входят в число наиболее перспективных технологий XXI века. Именно нанотехнологии и результаты их применения будут определять прогресс и состояние дел практически во всех областях человеческой деятельности - от сельского хозяйства и медицины до космических исследований. Они способны изменить средства связи - новые транзисторы, оборону - новые виды оружия, борьбу с терроризмом - новые приборы слежения, медицину - новые лекарства и приборы, экологию - новые очистные устройства. С помощью таких технологий можно будет преобразовывать любые виды энергии с большим КПД и создать эффективные устройства для получения электроэнергии из солнечного излучения.
Деньги в пыль
Концепция "умной пыли" позаимствована из повести Станислава Лема "Непобедимый" и еще недавно рассматривалась как дело далекого будущего. В ее основе лежит идея микроробота - механизма, размер которого исчисляется миллиметрами, а то и микронами. Одиночный микроробот, как и один муравей, практически ни на что не способен. Однако множество их, собранных в одном месте, становится похожим на семью из миллиардов тропических муравьев, уничтожающих все живое на своем пути.
Один из возможных способов ее применения, который придумали американские военные, - поражение танков противника: облако микророботов, несущих заряд, окутывает бронированную машину и взрывается. Впрочем, у роботов могут быть и мирные задачи, например исследование околоземного пространства с помощью стаек микроспутников.
При этом возникает сложная проблема: как одновременно управлять множеством механизмов, пишет журнал "Наука и Жизнь". "Представим себе, что десятками тысяч роботов нужно управлять из одного центра, - говорит доктор технических наук Игорь Каляев из НИИ многопроцессорных вычислительных систем при Таганрогском государственном радиотехническом институте. - Там должен стоять мощный сверхкомпьютер, способный отследить положение каждого робота и дать ему инструкцию. Это требует огромных затрат времени, а кроме того, весьма небезопасно: управляющий центр может выйти из строя. Значительно проще дать возможность каждому роботу принимать самостоятельные решения и координировать свои действия с действиями соседей".
Исследователи из Таганрога построили математическую модель, позволяющую понять, как следует управлять облаками микророботов с тем, чтобы они одновременно двигались к разным целям. Эта работа была доложена на Международном симпозиуме по микророботам, микромашинам и микросистемам, который проходил в Москве, в Институте проблем механики РАН 24-25 апреля 2003 года.
Алгоритм действия, придуманный российскими исследователями, таков. Сначала роботы образуют единое облако. Ему сообщают координаты целей. Каждый робот, зная свои координаты и координаты целей, выбирает ближайшую цель и принимает решение, стоит ли к ней двигаться. Для этого он узнает, сколько роботов уже направилось к этой цели. Если их число вполне достаточно, он начинает искать другую цель или остается в резерве. Если - нет, принимает решение об атаке, о чем и оповещает соседей. Так облако весьма быстро распадается на фрагменты, кластеры, которые перемещаются к своим целям.
"Процесс кластеризации необходимо периодически возобновлять, - уточняет Игорь Каляев. - Это нужно, чтобы учесть изменения оперативной обстановки. Например, если какой-то робот выбыл из игры, облако должно об этом узнать и быстро заменить его резервным. Точно так же нужно учитывать изменения координат цели - она может слишком сильно удалиться от каких-то роботов кластера. Значит, нужно будет к нему подтянуть дополнительные силы".
Компьютерное моделирование показало, что предложенный подход очень эффективен, а алгоритм принятия решений микророботами столь прост, что его легко воплотить в маленьких электронных мозгах этих миниатюрных созданий. Кроме того, вся процедура оказывается чрезвычайно гибкой, способной быстро учитывать и потери микророботов, и изменения в поведении целей.
В Британии объединили в рой 50 устройств
Свои разработки в это области представили недавно британские ученые. Их научный интерес сосредоточился в области исследования иных планет: "умные" устройства размером с песчинку, которые будут разлетаться по ветру, могут помочь, в частности, в изучении Марса.
Такие устройства будут представлять собой компьютерный микрочип, покрытый пластиковой оболочкой, которая сможет менять свою форму при подаче электрического импульса и таким образом двигаться в направлении, определенном оператором. Электронную "пыль" можно помещать в носовую часть космических зондов и выпускать в атмосфере других планет, где они будут разноситься ветром.
С результатами разработок в этой области эксперты из университета Глазго в Шотландии познакомили коллег на собрании Национальной ассоциации астрономов. Доктор Джон Баркер, профессор Центра исследований в области наноэлектроники в Глазго, говорит, что при помощи беспроводных сетей из таких микроустройств радиусом в миллиметр можно будет в случае необходимости формировать рои. По словам Баркера, чипы подходящего размера и устройства существуют уже сегодня.
Если при помощи определенного электрического заряда полимерную оболочку такого устройства "сморщить", то пылинка станет подниматься выше, а если расплющить, то она пойдет вниз. А беспроводные сети позволят сбивать микроустройства в "стаи", и доктор Баркер с коллегами создали математическую модель этого процесса.
"Мы убедились в том, что большинство частиц могут "разговаривать" только с ближайшими соседями, но когда их много, они могут общаться на куда больших расстояниях, - проводит BBC Russian объяснения ученого. - В ходе моделирования мы добились объединения 50 устройств в единый рой - и сумели это сделать, несмотря на сильный ветер".
Ученые уже продемонстрировали возможности "умной пыли", в которой - в объеме несколько кубических сантиметров - умещаются датчики, источники энергии, устройства цифровой связи и сетевые ячейки. Но если их применять для исследования других планет, то им нужны будут сенсоры, а нынешние химические сенсоры слишком велики, чтобы уместиться в летающую электронную "песчинку". Исследователи надеются, однако, что уже в ближайшие десятилетия появятся датчики куда меньших размеров.
Между тем, межпланетные исследования - далеко не единственная сфера применения "умной пыли". В числе других может быть использование микроустройств для сбора информации на поле боя или их внедрение в цемент с тем, чтобы изнутри наблюдать за "здоровьем" мостов, зданий и других сооружений.
США уже активно испытывают "умную пыль"
Разработками так называемой "умной пыли" занимаются и в США. Еще в 2002 году директор исследовательского отдела Intel в Калифорнийском университете в Беркли Ганс Малдер сообщил, что они представляют собой "микроскопические устройства-сенсоры с автономным питанием, обладающие функцией беспроводной связи". По его словам устройства уже существуют и более того, проходят испытания.
В будущем тысячи этих дешевых беспроводных сенсоров, размещенных в самых различных местах, будут самостоятельно объединяться в сети и работать от встроенных источников питания в течение нескольких лет. Пока же сенсорные сети могут состоять всего из нескольких сотен "пылинок", поскольку эти устройства остаются слишком дорогими, а длительность их работы исчисляется всего несколькими днями. По словам Малдера, главным препятствие к массовому распространению сенсорных сетей является дороговизна источников питания, которые обходятся примерно в $150.
Малдер сообщил, что американские ученые разработали несколько сенсорных сетей на принципе "умной пыли". Одна из них проходила "боевые" испытания в Афганистане, где вооруженные силы CША разместили несколько тысяч сенсоров с целью отслеживания передвижений боевой техники, сообщал тогда сайт "Афганистан.ру" . Другая сеть используется на острове Дикой утки в штате Мэн, где с ее помощью ученые изучают миграцию буревестников, еще одна - в составе системы симулятора землетрясений в Беркли.
www.newsru.com
Реферат на тему "Пыль и ее влияние на здоровье человека"
ЮЖНО-УРАЛЬСКАЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНО-СОЦИАЛЬНАЯ ПРОГРАММА
ДЛЯ МОЛОДЕЖИ И ШКОЛЬНИКОВ «ШАГ В БУДУЩЕЕ-СОЗВЕЗДИЕ-НТТМ»
_____________________________
ЧЕЛЯБИНСКИЙ ГОЛОВНОЙ КООРДИНАТНЫЙ ЦЕНТР НТТМ
«ИНТЕЛЛЕКТУАЛЫ ХХI»
ПЫЛЬ И ЕЁ ВЛИЯНИЕ НА ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА
Реферативная работа на Челябинский молодежный интеллектуальный форум
«Шаг в будущее-Созвездие-НТТМ»
(Направление «»)
Автор:
Рябова Александра,
г. Челябинск, МАОУ СОШ № 108, класс 4
Руководитель:
Рябова Наталья Александровна,
учитель начальных классов высшей
категории, МАОУ СОШ № 108
Челябинск-2012
План
Введение
1.Что такое пыль?
1.1.Откуда берется пыль и сколько её скапливается в наших квартирах?
1.2. Бытовая пыль.
2.Влияние пыли на организм человека.
3.Как бороться с пылью?
Заключение
Приложение
Введение
Загадочная штука – пыль. Сколько ни убирай ее, она все равно накапливается. Откуда? Уезжаешь в отпуск, предварительно вымыв до блеска всю квартиру, плотно заперев окна и двери, а вернувшись, обнаруживаешь на полу и вокруг залежи домашней пыли! Чудеса, да и только!
Поэтому я решила узнать:
Что из себя представляет пыль?
Откуда берется пыль и сколько её скапливается в наших квартирах?
Влияние пыли на организм человека.
Как бороться с пылью?
1.Что такое пыль?
Как вы думаете, что это?Оказывается пыль. Совершенно обычная пыль, которая есть у вас дома. Только искусственно покрашенная на компьютере. Под микроскопом. Увеличение 115 крат.
Пылью называют твердые частицы размером от 0,01 до 10 микронов. Пылинки размером менее 5-10 мкм постоянно плавают в воздухе, частицы от 10 до 50 мкм оседают постепенно, а более крупные практически сразу осаждаются.
Знаете ли вы о том, что в типичной трехкомнатной квартире за год образуется до 40 кг пыли? Что человек за сутки вдыхает до 12 000 литров воздуха, и что в одном литре воздуха содержится до 500 000 пылинок? Что наиболее высокая концентрация загрязняющих веществ в воздухе приходится на высоту 1-1,5 метров? А, значит, больше всего от вредной пыли страдают дети!
1.1.Откуда берется пыль и сколько её скапливается в наших квартирах? 
В доме всегда есть пыль, даже если в нем никто не живет. Пыль бывает самая разная. Она просачивается сквозь самые мелкие щели и отверстия. Она есть всюду: в пещере, где никогда не ступала нога человека, в квартире, обитатели которой надолго уехали, в самолете, мчащемся над облаками, и даже высоко над землей, в стратосфере. Мельчайшие кристаллики соли образуют пыль над океанами. Но ее количество ничтожно мало по сравнению с той пылевой массой, которая возникает на суше. Над океаном атмосфера загрязнена пылью в 10 раз меньше, чем над материками. Домашняя пыль содержит шерсть и перхоть домашних животных, фрагменты перьев, частицы насекомых, волос и кожи человека, споры плесневых грибов, нейлон, стекловолокно, песок, частицы тканей и бумаги, мельчайшие фрагменты материалов, из которых сделаны стены, мебель и предметы обихода. Пыль любит путешествовать, и ей это легко удается. Ее частицы очень маленькие и необычайно легкие. Они переносятся ветром на огромные расстояния, так что в слое пыли, осевшем на ваш стол, можно найти песчинки Сахары, крошки пирамид, пепел вулканов, споры южноамериканских растений, частицы шерсти кенгуру, мраморные пылинки античных развалин, пыльцу французских лилий и даже космическую пыль.
Общий список обнаруженных в пыли элементов похож на таблицу Менделеева в миниатюре: алюминий и барий, железо и калий, литий и магний, марганец и медь, натрий и никель, олово и стронций, фосфор, хром и даже мышьяк. Некоторые из этих элементов чрезвычайно токсичны, но вряд ли могут представлять серьезную опасность для здоровья ввиду их очень незначительной концентрации.
Итак, на Россию ежегодно оседают десятки миллионов тонн пыли. Процентов семьдесят ее рождены природой, а оставшиеся тридцать — человеком. Это в основном отходы от сжигания минерального топлива — нефти, газа, угля, дерева. Но не о них речь, с ними-то как раз все более или менее ясно. Так вот, наиболее существенным источником естественной (природной) пыли является почва. Выдуваемые ветрами частицы земли поднимаются высоко в небо и переносятся на многие сотни километров. Океанская пыль — маленькие кристаллики солей, выбрасываемые морями в воздух, - на втором месте. Конечно же, в атмосферу попадают не сами кристаллы, а мельчайшие капельки воды, возникающие при волнении и разрушении поднимающихся со дна водоемов пузырьков воздуха. (Кстати, именно поэтому возле морей воздух кажется соленым и пахнет водорослями). Капли мгновенно высыхают, и воздух насыщается солями. Так же, как и частицы почвы, кристаллики поднимаются высоко над землей и парят в соединении с водяными парами в виде облаков.
Вулканы и большие лесные пожары - еще один значительный источник пыли. Причем, как вы понимаете, не только вулканы извергающиеся, но и курящиеся, находящиеся в неактивном периоде жизни. Таких «курительных трубок» по всей планете — сотни. Так, чадящий потихоньку вулкан Сакурадзима (Япония, остров Кюсю) ежегодно «награждает» человечество 14 миллионами тонн пыли. Расположенный рядом городок Кагосима считается самым пыльным в мире: его улицы, как ни стараются трудолюбивые японские дворники, всегда устланы слоем пыли и пепла. Наконец, не оставляют нас без внимания и пустыни. Например, огромная Сахара, от 60 до 200 миллионов тонн пыли которой оседает каждый год в горах Центральной Америки, осаждается в городах России, Англии, далекой Австралии. Это спутниковые изображения показывает как облако пыли из Сахары падает в Атлантический океан (см. приложение А).
Иногда природа дарит красивые картины, удивляя красочными цветами или причудливыми образами. 5 ноября 2009 г., камера MODIS на спутнике Aqua нашла одну такую картину. Бледно коричневое «перо» пыли пришло из Пампас, а над Южной Атлантикой разветвилось, делая видимой конфигурацию воздушных потоков. Вдоль побережья океан имеет яркий сине-зеленый цвет. Это - колонии фитопланктона, в богатом минеральными веществами прохладном течении. Выдуваемая с континента пыль несет железо и другие питательные вещества, которые кормят густо населенные океанские воды. Устье реки Рио-ла-Плата выглядит коричневым на фото из космоса. Речной ил также добавляет питательных веществ, поддерживая жизнедеятельность фитопланктона (см. приложение Б).
Не удивляйтесь, но наша домашняя пыль может содержать любой из перечисленных выше образцов! А также… космическую пыль, попадающую на планету вместе с метеоритными дождями, цветочную пыльцу, грибки, споры, шерсть животных и волосы людей, резиновую пыль от истирающихся автошин, волокна из натуральных и искусственных тканей. Все это кружит в воздухе и проникает в наши квартиры. Процесс пылеобразования идет постоянно, пыль проникает в наши дома и квартиры с улицы вместе с автомобильной гарью и промышленным дымом, с грязью на обуви и на одежде, на шерсти животных.
1.2. Бытовая пыль
Это сложнейший микромир с органическими и неорганическими составляющими.
Неорганические составляющие - это автомобильный смог, осыпающаяся с потолка побелка, разрушающаяся краска на стенах и лак на паркете и т. д. Это вредные для здоровья, частицы асбеста, который используется при строительстве домов. Практически все элементы таблицы Менделеева можно обнаружить в частичках пыли, в том числе такие токсичные, как свинец, мышьяк и кадмий. Бытовая химия, используемая для наведения "чистоты", высыхая, лежит слоями на "убранной" поверхности. Отдельный разговор о поролоновой набивке мягкой мебели. Со временем она разрушается, образуя не только пыль, но и вредные газообразные вещества.
Органические составляющие пыли - это ворсинки из вытирающихся ковров и натуральных ковровых покрытий, ветшающие одежда и обивка мягкой мебели, пух, перья из подушек и выпадающая шерсть домашних любимцев. Процесс постоянного обновления организма приводит к тому, что микрочастички отмершей кожи и отдельные волоски тоже становятся составной частью домашней пыли.
2. Влияние пыли на организм человека.
Главные неприятности, связанные с кожными чешуйками пыли, не они сами, а полчища домашних пылевых клещей.(см. приложение В), которые этими чешуйками питаются, их около пятидесяти видов. Клещи обосновались в жилищах человека давно, попали в них с пухом и пером птиц, а некоторые виды — с продуктами сельского хозяйства. Живая кожа этих клещей не интересует. Клещи домашней пыли очень мелкие и не видны невооруженным глазом, их фрагменты (от 10 до 40 микрон) и продукты их жизнедеятельности обладают исключительной способностью вызывать аллергию. Поднявшись в воздух, эти аллергены подолгу не оседают и при вдыхании попадают к нам в дыхательные пути. А соприкосновение с ними может вызвать кожный зуд. Каждый клещ ежедневно выделяет около 20 частичек экскрементов. Кроме вредных примесей, на пылинках полно бактерий (они не перемещаются в воздухе свободно, а путешествуют на пылевых частицах). Один наперсток домашней пыли содержит 5 000 000 микробов. После гибели микроорганизмов высвобождаются бактериальные эндотоксины, которые также могут вызывать аллергию. Для бактерий это нормальные продукты метаболизма, а для людей и других крупных животных они ядовиты. Особенно любят пылевые клещи обитать в постелях, поскольку там полно биологической пыли, образующейся из слущившихся чешуек нашей кожи. Подсчитано, что в одном грамме домашней пыли может обитать до 30 тысяч этих клещей, а в обычной двуспальной кровати около двух миллионов. В основном они живут в коврах и ковровых покрытиях, подушках и одеялах, мягкой мебели, скоплениях пыли на полу, особенно в укромных местах, куда не достает веник и не попадают сквозняки. В квартиру они залетают вместе с теми же сквозняками, часто мы заносим их в одежде.
Пыль является "транспортным средством" бактерий и вирусов для их распространения и способствует возникновению эпидемий.Одним из постоянных и главных "спутников" пыли является аллергия.
Аллергия - это повышенная чувствительность к различным веществам, проявляющаяся необычными реакциями при контакте с ними.
Полный список аллергенов слишком велик, чтобы можно было огласить его весь. Наиболее известные аллергены - пыльца растений, споры микроскопических грибов, домашние пылевые клещи и продукты их жизнедеятельности, шерсть и перхоть животных, лекарственные средства и пищевые продукты, канцерогенные частицы кухонной копоти и табачного дыма. Опасна и аэрозольная пыль от дезодорантов и косметики в аэрозольных баллончиках. вредная пыль в ванной комнате - это споры грибка плесени, нашедшего идеальные условия во влажной среде. В домах, где много книг, печатной продукции и бумаг, в больших количествах присутствует бумажная пыль и пыль осыпающейся типографской краски, которая может вызвать аллергию. Воздействие аллергенов окружающей среды является причиной 80% случаев заболевания бронхиальной астмы у детей и 50% у взрослых. Все это "изобилие" венчает обширная коллекция болезнетворных микроорганизмов. А ведь болезнетворные бактерии присутствуют в воздухе наших жилищ тоже благодаря нам.
3. Как бороться с пылью?
Пыль не так уж безвредна, как это может показаться, поэтому с ней нужно постоянно бороться.
Избавиться от пылевых клещей обычными средствами практически невозможно. наши дома и постели - это естественная среда их обитания. Чувствительность к домашним пылевым клещам - один из наиболее показательных примеров того, какие проблемы со здоровьем способна вызвать внутренняя среда помещений.
Итак, все вышесказанное приводит нас к выводу, что наши дома и офисы - это своеобразный активный пыленакопитель. И именно в помещении нас подстерегают вредные для здоровья факторы. А дома риск заболеть от вредного воздействия пыли гораздо выше, чем на улице.
Ну, а почему накапливается пыль в квартире, в которой никто не живет? Все очень просто. Во-первых, никакая самая тщательная уборка не может поменять состав воздуха в помещении. Мы уехали, а пыль еще долго будет оседать. Как раз к нашему возвращению воздух за счет осевшей пыли станет более или менее чистым, зато мебель, полы — все покроется тысячами и тысячами частиц. Во-вторых, даже плотно закрытые окна и двери для пыли особой преграды не представляют. Была бы щелочка, а пыль, будьте уверены, ее найдет!
Комплексная очистка предполагает чистоту не только на поверхности, но и в глубине ковров и ковровых покрытий, в глубине мягкой мебели, а также чистоту самого окружающего воздуха. Как же бороться с пылью? Конечно, можно попробовать создать у себя идеальные климатические условия. Например, приобрести квартиру выше 5-7 этажа (считается, что туда долетает гораздо меньше пыли), выкинуть ковры, отдать кому-нибудь любимую собаку, кошку или попугая, спать только на кожаной мебели. Но на такие жертвы способны совсем не многие. Еще одно средство против пыли - воздухоочистители...
Чтобы ЖИТЬ в чистоте и уюте, дышать свежим воздухом, быть в здравии и хорошем настроении, надо не только бороться с негативными последствиями различного рода загрязнений в нашем доме, но и с их причинами.
Заключение
В мире изданы сотни томов, посвященных всяческим видам пыли. Так почему же человечество не нашло до сих пор панацеи от этой беды? Да потому, что пыль будет существовать столько, сколько будет существовать жизнь на земле, так как это неотъемлемый компонент атмосферного воздуха.
Конечно, никакой хозяйке не нравится, когда мебель или пол покрыты ровным слоем пыли. Да дело даже не в визуальной непривлекательности этого вещества. Пыль является одной из причин возникновения таких заболеваний, как астма, ринит, конъюнктивит и аллергия. Городской человек проводит в помещении (где пыли, кстати, гораздо больше, чем на улице) примерно 70-80% своего времени. Чем герметичнее это помещение, тем, как ни странно, больше пыли в нем накапливается (ведь для того чтобы она естественным образом "рассасывалась", нужны сквозняки). Для пыли непроницаемых препятствий просто не существует. Что может быть источником пыли? Поролоновая обивка мебели, которая, разрушаясь через 8-10 лет эксплуатации, выделяет огромное количество вредных веществ. Асбест, используемый в качестве теплоизоляционного и огнеупорного вещества. А также шерсть животных, пыльца растений и наша кожа, доля отмерших частичек которой составляет примерно 10% от всего количества домашней пыли. То, что у некоторых людей домашняя пыль может вызвать аллергию, заметили давно, но лишь около двадцати лет назад стало известно, что виной этому не сама пыль, а живущие в ней и питающиеся отшелушившимися чешуйками кожи микроскопические клещи. На 70-80% эта фауна состоит из так называемого пастельного клеща. Один грамм пыли из матраца может содержать от 200 до 15000 клещей. Из квартиры в квартиру они переносятся сквозняками, на одежде, обуви или мебели. Даже если эти членистоногие не вызывают у вас аллергии, сам факт совместного существования все равно неприятен. За сутки житель крупного города «пропускает» через свои легкие до 6 млрд. пылинок, которые уместились бы в двух столовых ложках. Пыль мешает производить детали для микроэлектроники и высокоточных приборов. На подобных производствах с ней борются не на жизнь, а на смерть.
infourok.ru
|
|
..:::Счетчики:::.. |
|
|
|
|
|
|
|
|