Automatische netwerken

Je bent de afgelopen weekenden op zoek geweest naar de perfecte lamp om die schimmige hoek van de woonkamer op te fleuren. Wanneer je hem eindelijk mee naar huis neemt en hem aansluit, detecteert het netwerk van bewegingssensoren en lichtmeters in huis onmiddellijk de fakkel en zet hem aan, maar alleen als het donker is en je in de kamer bent. En als je besluit hem te verwisselen met de lamp in de slaapkamer, geen probleem: het netwerk zoekt dat uit zodra je klaar bent.

In theorie zou het aan elkaar koppelen van sensoren, apparaten en andere apparaten, zodat ze kunnen communiceren en samenwerken, het leven gemakkelijker en productiever maken. De realiteit is - althans voorlopig - dat het opzetten van dergelijke netwerken duur en verre van eenvoudig is, vooral als het duizenden of zelfs miljoenen componenten betreft.

Dit verhaal maakte deel uit van ons nummer van mei 2002

• Zie de rest van het nummer
• Abonneren

Nu verdwijnen netwerken van apparaten die zichzelf organiseren - draadloos en automatisch met elkaar verbonden, zonder menselijke tussenkomst - van onderzoekslaboratoria naar de markt. In hun eerste incarnatie zullen ze grote aantallen sensoren verbinden in fabrieken en industriële omgevingen, maar binnen een paar jaar zullen ze hun intrek nemen in kantoorgebouwen, woningen en zelfs akkers. Bedrijven zoals MIT Media Laboratory spin-off Ember, Motorola en het in San Diego gevestigde Sensoria zijn bezig met het maken en verkopen van draadloze radio's en microchips waarmee apparaten, variërend van temperatuursensoren tot sprinklers, kunnen worden verbonden in zelforganiserende netwerken [ Technologie beoordeling bestuurslid Robert Metcalfe is een Ember-investeerder en bestuurslid. red.]. Het is echt de enige vorm van netwerken die voor heel veel kleine objecten kan werken, zegt MIT Media Lab-onderzoeker Michael Hawley. De gevolgen ervan zullen echt net zo magisch zijn als alles wat we in de technologie hebben gezien.

In een zelforganiserend netwerk, zegt Ember mede-oprichter en chief technology officer Rob Poor, pluk je deze knooppunten gewoon naar beneden, en ze ontdekken elkaar en bedenken hoe ze gegevens terug kunnen krijgen naar waar je ze wilt hebben. Met andere woorden, elk element herkent automatisch elk ander element. Zonder hulp van buitenaf moeten de apparaten vervolgens bepalen hoe ze de gegevens kunnen krijgen waar ze naartoe moeten.

Een zichzelf tot stand brengend netwerk dat langzaam commerciële vooruitgang boekt, is het draadloze Bluetooth-systeem. Oorspronkelijk ontworpen door de fabrikant van mobiele telefoons Ericsson om kabels te vervangen die tussen apparaten zoals computers en printers of mobiele telefoons en headsets lopen, kan het systeem tot acht apparaten met elkaar verbinden. Wanneer een apparaat dat is uitgerust met een goedkope Bluetooth-radio binnen ongeveer 10 meter van een ander Bluetooth-product komt, brengen de twee automatisch een verbinding tot stand.

Bluetooth is redelijk goed ontworpen voor wat het moest doen, namelijk alle apparaten die je bij je hebt met elkaar laten praten, zegt Ember medeoprichter en hoofdwetenschapper Andy Wheeler. Maar de limiet van acht apparaten en het ontwerp van het Bluetooth-netwerk belemmeren beide het nut van het systeem voor toepassingen waarvoor honderden of duizenden apparaten nodig zijn, verspreid over een groot gebied.

De meeste draadloze netwerken, waaronder Bluetooth en de populaire 802.11b Wi-Fi-netwerken die worden gebruikt om computers met internet te verbinden, maken gebruik van een spoke-and-hub-organisatie waarin één apparaat fungeert als een centraal toegangspunt waarmee alle andere netwerkleden moeten communiceren direct. Dat blijkt onpraktisch in omgevingen als fabrieken, die vol staan ​​met machines, dikke betonnen muren en andere radiovijandige dingen. Dat is waar Ember en soortgelijke netwerkontwerpen van pas komen. Met Ember's netwerkprotocollen zien de radionetwerken eruit als een mesh: elk apparaat herkent andere apparaten in de buurt onmiddellijk en kan met al zijn buren praten, waarbij gegevens worden doorgegeven. Elk knooppunt is een beetje een router, zegt Poor. Het stuurt de boodschap in de goede richting.

De eerste toepassing van Ember-netwerken is de vervanging van dure bedrading in gebieden zoals fabrieksvloeren. Andere toepassingen voor het systeem zullen naar voren komen als de prijzen dalen. Temperatuur-, licht- en bewegingssensoren kunnen bijvoorbeeld in kantoorgebouwen worden geplaatst en worden gekoppeld aan de verlichtings- en ventilatiesystemen. Het netwerk zou dan kunnen zien wanneer mensen in verschillende delen van het gebouw aan het werk waren en de verlichting, verwarming of koeling alleen inschakelen wanneer dat nodig is. Hetzelfde idee zal uiteindelijk worden toegepast op domotica, zegt Adrian Tuck, waarnemend CEO van Ember. Tuck noemt beveiligingssystemen als een andere opkomende toepassing. Genetwerkte sensoren voor biologische wapens die in airconditioningkanalen in een gebouw of in waterzuiveringsinstallaties zijn geplaatst, kunnen bijvoorbeeld een vroege waarschuwing geven voor een terroristische aanslag (zie Netwerken van de infrastructuur, KINDEREN december 2001) .

Motorola-onderzoekers zien ook landbouwtoepassingen. Vochtsensoren die over een veld zijn verspreid, kunnen worden gekoppeld aan irrigatiesystemen, waardoor de gigantische sproeiers worden gesignaleerd om alleen te worden geactiveerd wanneer een deel van het veld droog is, in plaats van met regelmatige tussenpozen, wat water en geld bespaart. Hetzelfde schema kan worden gebruikt in een sprinklersysteem in de achtertuin.

Zelforganiserende architecturen verschijnen ook voor complexere netwerken. Ingenieurs van IBM's Almaden Research Center in San Jose, CA, maken prototypes van een gegevensopslagsysteem dat bestaat uit collectieve intelligente stenen: dicht opeengepakte apparaten die elk bestaan ​​uit een microchip, wat geheugen en verschillende harde schijven. Enkele honderden stenen zouden worden gecombineerd om één enorm opslagsysteem te creëren. Software stelt de stenen in staat om de toevoeging van nieuwe stenen te herkennen en de beste manier te vinden om gegevens tussen hen te verzenden voor opslag. Evenzo, als een steen faalt, vindt het systeem een ​​manier om eromheen te routeren.

Het doel van het Brick-systeem is om opslagservers eenvoudiger en goedkoper te beheren te maken. Moidin Mohiuddin, de senior manager van geavanceerde opslagsystemen van het lab, schat dat één beheerder momenteel ongeveer één terabyte of één biljoen bytes aan gegevens kan beheren. Hij hoopt dat een systeem bestaande uit stenen dat aantal duizendvoudig kan verhogen. Moidin zegt dat de architectuur ook zou kunnen werken voor andere soorten servers en uiteindelijk zelfs voor pc's, waardoor het opzetten van een thuis- of kantoornetwerk net zo eenvoudig is als het aanzetten van de machines.

Naarmate ze hun weg vinden naar steeds meer systemen, zullen zelforganiserende netwerken niet minder doen dan de manier veranderen waarop we met alles omgaan, van onze computers tot onze apparaten, waardoor ze, zo niet slimmer, in ieder geval nuttiger worden. Ik denk dat [de netwerken] op allerlei creatieve manieren zullen opduiken, zegt Hawley van MIT. Het resultaat zal een radicale vereenvoudiging zijn van de manier waarop we omgaan met de dingen om ons heen.

Sommige bedrijven in zelforganiserende netwerken

Bedrijf Sollicitatie Sensoria (San Diego, Californië) Huis- en kantoorautomatisering; automobieltoepassingen Motorola (Phoenix, AZ) Draadvervanging voor fabrieken; woning- en kantoorautomatisering Palo Alto Research Center (Palo Alto, Californië) Militaire toepassingen en thuislandverdediging MeshNetworks (Maitland, Florida) Mobiele vervanging voor spraak- en datadiensten voor mobiel breedband

zich verstoppen