Automatische Netzwerke

Sie haben die letzten Wochenenden damit verbracht, nach der perfekten Lampe zu suchen, um diese schattige Ecke des Wohnzimmers aufzuhellen. Wenn Sie es endlich nach Hause bringen und einstecken, erkennt das Netzwerk aus Bewegungssensoren und Lichtmessern im Haus die Taschenlampe sofort und schaltet sie ein – aber nur, wenn es dunkel ist und Sie im Raum sind. Und wenn Sie sich entscheiden, es mit der Lampe im Schlafzimmer zu tauschen, kein Problem: Das Netzwerk findet das sofort heraus, wenn Sie fertig sind.

Theoretisch könnte die Verbindung von Sensoren, Geräten und anderen Geräten, damit sie kommunizieren und zusammenarbeiten können, das Leben einfacher und produktiver machen. Die Realität – zumindest vorerst – ist, dass der Aufbau solcher Netzwerke teuer und alles andere als einfach ist, insbesondere wenn sie Tausende oder sogar Millionen von Komponenten umfassen.

Diese Geschichte war Teil unserer Ausgabe vom Mai 2002

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Jetzt bewegen sich Netzwerke von Geräten, die sich selbst organisieren – und verbinden sich drahtlos und automatisch, ohne menschliches Eingreifen – aus den Forschungslabors auf den Markt. In ihrer ersten Inkarnation werden sie viele Sensoren in Fabriken und Industrieumgebungen verbinden, aber innerhalb weniger Jahre werden sie in Bürogebäuden, Wohnungen und sogar auf landwirtschaftlichen Feldern einziehen. Unternehmen wie das MIT Media Laboratory Spin-off Ember, Motorola und Sensoria mit Sitz in San Diego entwickeln und verkaufen die drahtlosen Funkgeräte und Mikrochips, die es ermöglichen, Geräte von Temperatursensoren bis hin zu Sprinklern in selbstorganisierenden Netzwerken zu verbinden [ Technologieüberprüfung Vorstandsmitglied Robert Metcalfe ist ein Ember-Investor und Vorstandsmitglied. Hrsg.]. Es ist wirklich die einzige Form der Vernetzung, die für viele, viele kleine Objekte funktionieren kann, sagt Michael Hawley, Forscher am MIT Media Lab. Die Folgen davon werden wirklich so magisch sein wie alles, was wir in der Technologie gesehen haben.

In einem sich selbst organisierenden Netzwerk, sagt Ember-Mitbegründer und Chief Technology Officer Rob Poor, platzt man diese Knoten einfach ab, und sie entdecken sich gegenseitig und finden heraus, wie man Daten dorthin zurückbringt, wo sie hin wollen. Mit anderen Worten, jedes Element erkennt automatisch jedes andere Element. Ohne fremde Hilfe müssen die Geräte dann bestimmen, wie sie die Daten dorthin bringen, wo sie hin müssen.

Ein sich selbst aufbauendes Netzwerk, das langsam kommerzielle Fortschritte macht, ist das drahtlose Bluetooth-System. Ursprünglich vom Mobiltelefonhersteller Ericsson entwickelt, um Kabel zwischen Geräten wie Computern und Druckern oder Mobiltelefonen und Headsets zu ersetzen, ermöglicht das System die Verbindung von bis zu acht Geräten miteinander. Wenn ein Gerät, das mit einem kostengünstigen Bluetooth-Radio ausgestattet ist, sich einem anderen Bluetooth-fähigen Produkt auf etwa 10 Meter nähert, stellen die beiden automatisch eine Verbindung her.

Bluetooth ist ziemlich gut für das entwickelt, was es tun sollte, nämlich dass alle Geräte, die Sie mit sich herumtragen, miteinander kommunizieren können, sagt Ember-Mitbegründer und Chefwissenschaftler Andy Wheeler. Aber die Beschränkung auf acht Geräte und das Design des Bluetooth-Netzwerks behindern beide die Nützlichkeit des Systems für Anwendungen, die Hunderte oder Tausende von Geräten benötigen, die über ein großes Gebiet verteilt sind.

Die meisten drahtlosen Netzwerke, einschließlich Bluetooth und die beliebten 802.11b Wi-Fi-Netzwerke, die verwendet werden, um Computer mit dem Internet zu verbinden, verwenden eine Spoke-and-Hub-Organisation, in der ein Gerät als zentraler Zugangspunkt fungiert, mit dem alle anderen Netzwerkmitglieder kommunizieren müssen direkt. Dies erweist sich in Umgebungen wie Fabriken, die mit Maschinen, dicken Betonwänden und anderen funkfeindlichen Dingen gefüllt sind, als unpraktisch. Hier kommen Ember und ähnliche Netzwerkdesigns ins Spiel. Mit den Netzwerkprotokollen von Ember sehen die Funknetze wie ein Mesh aus: Jedes Gerät erkennt sofort andere Geräte in der Nähe und kann mit allen seinen Nachbarn kommunizieren und Daten weiterleiten. Jeder Knoten ist ein bisschen wie ein Router, sagt Poor. Es sendet die Nachricht in die richtige Richtung.

Die erste Anwendung von Ember-Netzwerken wird der Ersatz teurer Verkabelung in Bereichen wie Fabrikhallen sein. Andere Anwendungen für das System werden sich ergeben, wenn die Preise sinken. So könnten beispielsweise in Bürogebäuden Temperatur-, Licht- und Bewegungssensoren platziert und mit der Beleuchtungs- und Lüftungsanlage vernetzt werden. Das Netzwerk könnte dann erkennen, wann Menschen in verschiedenen Bereichen des Gebäudes arbeiten und Licht, Heizung oder Kühlung nur bei Bedarf einschalten. Dieselbe Idee wird schließlich auf die Heimautomatisierung angewendet, sagt Adrian Tuck, der amtierende CEO von Ember. Tuck nennt Sicherheitssysteme als eine weitere neue Anwendung. Beispielsweise könnten vernetzte Sensoren für biologische Waffen, die in Klimakanälen eines Gebäudes oder in Wasseraufbereitungsanlagen angebracht sind, frühzeitig vor einem Terroranschlag warnen (siehe Infrastruktur vernetzen, KINDER Dezember 2001) .

Motorola-Forscher sehen auch landwirtschaftliche Anwendungen. Über ein Feld verteilte Feuchtigkeitssensoren könnten mit Bewässerungssystemen vernetzt werden, die den riesigen Sprinklern signalisieren, dass sie nur dann aktiviert werden, wenn ein Teil des Feldes trocken ist, anstatt in regelmäßigen Abständen, was Wasser und Geld spart. Das gleiche Schema könnte in einem Hinterhof-Sprinklersystem verwendet werden.

Auch für komplexere Netzwerke tauchen selbstorganisierende Architekturen auf. Ingenieure des IBM Almaden Research Center in San Jose, Kalifornien, entwickeln Prototypen eines Datenspeichersystems, das aus kollektiven intelligenten Bausteinen besteht: dicht gepackte Geräte, die jeweils aus einem Mikrochip, etwas Speicher und mehreren Festplatten bestehen. Mehrere Hundert der Steine ​​würden kombiniert, um ein einziges massives Speichersystem zu schaffen. Die Software ermöglicht es den Bricks, das Hinzufügen neuer Bricks zu erkennen und den besten Weg zu finden, um Daten zur Speicherung zwischen ihnen zu senden. Wenn ein Baustein versagt, findet das System eine Möglichkeit, ihn zu umgehen.

Das Ziel des Brick-Systems besteht darin, Speicherserver einfacher und kostengünstiger zu verwalten. Moidin Mohiuddin, Senior Manager Advanced Storage Systems des Labors, schätzt, dass ein Administrator derzeit etwa ein Terabyte oder eine Billion Byte an Daten verwalten kann. Er hofft, dass ein System, das aus den Bausteinen besteht, diese Zahl tausendfach erhöhen könnte. Moidin sagt, dass die Architektur auch für andere Arten von Servern und letztendlich sogar PCs funktionieren könnte, was die Einrichtung eines Heim- oder Büronetzwerks so einfach wie das Einschalten der Maschinen macht.

Da sie in immer mehr Systeme Einzug halten, werden sich selbstorganisierende Netzwerke nicht weniger als die Art und Weise verändern, wie wir uns auf alles, von unseren Computern bis hin zu unseren Geräten, beziehen und sie, wenn nicht intelligenter, so doch hilfreicher machen. Ich denke, [die Netzwerke] werden auf alle möglichen kreativen Weisen auftauchen, sagt Hawley vom MIT. Das Ergebnis wird eine radikale Vereinfachung der Art und Weise sein, wie wir mit den Dingen um uns herum interagieren.

Einige Unternehmen in selbstorganisierenden Netzwerken

Begleitung Anwendung Sensoria (San Diego, Kalifornien) Automatisierung von Heim- und Bürogebäuden; Automobilanwendungen Motorola (Phoenix, AZ) Drahtersatz für Fabriken; Automatisierung von Heim- und Bürogebäuden Palo Alto Research Center (Palo Alto, Kalifornien) Militärische Anwendungen und Heimatverteidigung MeshNetworks (Maitland, FL) Mobilfunkersatz für mobile Breitband-Sprach- und Datendienste

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