Polvere intelligente? Non ancora ma ci stiamo arrivandodi
STEVE LOHRNell'informatica la visione precede la realtà di una decina d'anni o anche più (...)
Anni fa, alcune persone entusiaste hanno predetto l'arrivo della “polvere intelligente” (
smart dust) — minuscoli sensori digitali, dispersi in tutto il mondo, capaci di raccogliere ogni sorta di informazioni e di comunicare con potenti network di computer [
computer collegati in rete - N.d.T.] per monitorare, misurare e comprendere il mondo fisico in una nuova maniera. Ma questa intrigante visione sembrava tirata fuori dal mondo della fantascienza.
La polvere intelligente, di sicuro, resta qualcosa di là da venire. Ma il circolo virtuoso della tecnologia relativa a oggetti sempre più piccoli, veloci ed economici ha raggiunto il punto in cui gli esperti affermano che i sensori potranno presto essere abbastanza potenti da essere l'equivalente di minuscoli computer. Alcuni ambiziosi progetti di ricerca sui sensori fanno intuire in che direzione stanno andano le cose.
L'anno scorso la
Hewlett-Packard ha iniziato
un progetto che essa ha denominato ambiziosamente “Sistema Nervoso Centrale per la Terra,” un'iniziativa da svilupparsi nel corso di dieci anni per collegare fino a un milione di milioni di sensori-spillo intorno al globo. I ricercatori della H.P., combinando competenze nel campo dell'elettronica e sella nanotecnologia, hanno
annunciato a Novembre di aver sviluppato sensori con accelerometri 1000 volte più sensibili dei rivelatori di movimento commerciali utilizzati nei regolatori dei video game Nintendo Wii ed in alcuni
smartphone.
L'utilizzo di accelerometri nei prodotti commerciali porta a dei cambiamenti nei costi dei sensori, nota Peter Hartwell, da lungo tempo ricercatore nei laboratori della H.P. Negli anni '80 si è iniziato ad utilizzare gli accelerometri nelle automobili, per rilevare gli scontri in modo da far gonfiare gli air bag. Questa era un'applicazione specializzata e costosa della rilevazione del moto. Ma i sensori economici di oggi, afferma Mr. Hartwell, stanno aprendo la porta ad un utilizzo diffuso, collegando il mondo fisico ai computer come mai era successo prima.
Per ciò che riguarda desktop e centri di elaborazione dati il potere di computazione progredisce inesorabilmente. “Ma è ancora come se il computer fosse un cervello che è cieco sordo e muto rispetto all'ambiente che lo circonda,” dice Mr. Hartwell. “Quello che sta per fare la rivoluzione dei sensori è proprio eliminare questa frattura.”
“La polvere intelligente - ha osservato Joshua Smith, capo ingegnere presso gli Intel Labs di Seattle – per ora è impossiible da realizzare perché senza batterie al momento non funziona. Ma presto questa barriera sarà superata. In futuro, infatti, verranno realizzati sensori intelligenti che potranno gestire volumi di dati ancora più grandi a parità di consumi”.
Sensori muniti di microchip possono essere progettati per monitorare e misurare non solo il movimento, ma anche la temperatura, la contaminazione chimica o i cambiamenti biologici. Le applicazioni per l'informatizzazione basata sui sensori, affermano gli esperti, includono edifici che che gestiscono da soli il proprio utilizzo di energia, ponti che controllano il movimento e la fatica del metallo [
sollecitazioni e deformazioni ripetute sulle strutture metalliche possono portare al cedimento - N.d.T.] per segnalare agli ingegneri quando hanno bisogno di essere riparati, autovetture che tracciano gli schemi del traffico e segnalano i buchi nella pavimentazione stradale, carichi di frutta e verdura che segnalano ai negozianti quando maturano ed iniziano ad andare a male.
L'esaurimento dell'energia di alimentazione è stato a lungo il tallone d'Achille dell'informatizzazione basata sui sensori. La polvere intelligente, ha osservato Joshua Smith, un ingegnere capo dei laboratori dell'
Intel di Seattle, risultava impossibile perchè i sensori intelligenti avevano bisogno di batterie. Invece che piccoli come un granelli di polvere, egli dice, i sensori sarebbero stati della grandezza dei pompelmi.
Ma l'ostacolo dell'alimentazione, afferma Mr. Smith, si sta rapidamente assottigliando. Progressi nei chip per i sensori stanno portando ad un prevedibile e rapido progresso nella quantità di elaborazione dati che può essere effettuata per unità di energia. Questo, egli dice, aumenta i potenziali carichi di lavoro che i sensori possono gestire e le distanze sulle quali essi possono comunicare — senza batterie.
Alla Intel, Mr. Smith sta portando avanti una ricerca sui sensori che si basa sulla tecnologia commercialmente disponibile per gli RFID (per l'identificazione a distanza) aggiungendo un accelerometro ed un chip programmabile, il tutto in un blocco dell'ordine di grandezza dei millimetri. La sua energia, spiega, può venire o da un lettore a radio-frequenze, come negli RFID, o dalle emissioni energetiche sotto forma di onde elettromagnetiche emesse da parte della televisione, delle radio in FM e dei network connessi con tecnologia senza fili (
WiFi ); a riguardo di quest'ultima cosa, egli aggiunge, la Intel sta sviluppando “circuiti che raccolgono energia [
dall'ambiente]”.
“La capacità di eliminare le batterie per questi sensori porta la visione della polvere intelligente più vicina alla realtà” afferma Mr. Smith.
In questo modello di informatizzazione i sensori sono dei servitori. Essi esistono per generare dati. E più sensori ci sono, migliore è la qualità dei dati. Una volta estratti ed analizzati, dati migliori dovrebbero permettere alla gente di prendere decisioni migliori su cose molto differenti tra di loro come la politica energetica ed la commercializzazione dei prodotti.
Se l'informatizzazione basata sui sensori decollerà, essa darà luogo alla domanda di una grande quantità di tipologie di hardware e software per registrare, processare e ricercare all'interno dei nuovi oceani di dati delle pepite di conoscenza utile. Questo potrebbe essere quindi una manna dal cielo per il business, con la fondazione di quello che gli analisti chiamano “l'internet delle cose.”.
“Sembra quasi come l'inizio di internet,” dice Katharine Frase, vice presidente per le tecnologie emergenti del settore ricerca dell'
I.B.M. “Potete vedere che l'informatica dei sensori sta per diventare importante ed utile, ma non è possibile sapere in anticipo come essa trasformerà le cose.”
I recenti progressi nei sensori indipendenti possono essere impressionanti, ma alcuni ricercatori stanno seguendo una strada differente. “Abbiamo già distribuito in maniera massiccia dei sensori senza fili — sono chiamati telefoni cellulari ” spiega Deborah Estrin, una scienziata dei computer dell'
Università della California, Los Angeles.
Ms. Estrin ed i suoi colleghi al
Centro universitario per il monitoraggio con Sensori Collegati in Rete [
Center for Embedded Networked Sensing] ha sviluppato diversi progetti che utilizzano i cellulari e la gente nell'analisi e nella raccolta di dati. I cellulari, essi affermano, sono strumenti versatili per raccogliere dati e stanno diventando continuamente più potenti — con telecamere, GPS, accelerometri e connettività ad internet. Il loro lavoro è all'avanguardia in un campo emergente chiamato uso partecipatorio dei sensori.
Un progetto comporta la raccolta di dati sul viaggio, il tempo e la posizione, ovvero il loro inserimento su appositi database sul Web per calcolare l'impatto ambientale su una singola persona e la sua esposizione agli agenti inquinanti (
peir.cens.ucla.edu). Un altro progetto, in cooperazione col
Servizio dei Parchi Nazionali (National Park Service), utilizza un'applicazione degli smartphone per identificare, fotografare e monitorare l'avanzamento di piante infestanti, come la
Phalaris Aquatica (
Harding grass) e la cicuta, che possono soppiantare le specie locali e minare la biodiversità (
whatsinvasive.com).
Ancora un'altra applicazione è quella di Twitter per i dati segnalati dalle persone stesse sulla vita di ogni giorno (
your.flowingdata.com) (...) L'uso più comune (...) è stato quello di monitorare la salute personale — abitudini alimentari, peso, pressione sanguigna, livello di glucosio nel sangue ed gli orari del sonno.
Il cellulare è un compagno costante, immediato ed intimo, sempre lì per informarti, ricordarti ed avvisarti. (...) “La potenzialità di aiutare la gente ad operare dei cambiamenti del comportamento ed a migliorare la propria salute è enorme” afferma Ms. Estrin.