ساخت حسگرهای کم‌هزینه بدون نیاز به منبع برق

«دینش بهارادیا»(Dinesh Bharadia) دانشیار دانشکده مهندسی برق و رایانه «دانشگاه کالیفرنیا سن‌دیگو»(UC San Diego) معتقد است که داده‌ها قدرت دهه آینده خواهند بود. به نقل از وب‌سایت رسمی دانشگاه کالیفرنیا سن‌دیگو، رشد سریع اینترنت اشیا به این معناست که داده‌ها آسان‌تر از همیشه در دسترس خواهند بود. حسگرها، دستگاه‌ها و نرم‌افزارهای هوشمند، دنیای ما را به فضای ابری متصل می‌کنند، به جمع‌آوری اطلاعات می‌پردازند و روش‌های جدیدی را از اشتراک‌گذاری و تحلیل داده‌ها را امکان‌پذیر می‌سازند. با وجود این، بیشتر این دستگاه‌ها با باتری کار می‌کنند و برای تشخیص تغییرات در لحظه مشکل دارند. اکنون شرایط در حال تغییر است. پژوهش جدید بهارادیا و «ناگارجون بهات»(Nagarjun Bhat) دانشجوی مقطع دکتری مهندسی برق دانشگاه کالیفرنیا سن‌دیگو نشان می‌دهد که نه تنها سنجش غیرفعال -سنجش بدون اتصال به منبع برق- امکان‌پذیر است، بلکه می‌توان آن را با هزینه کم و بدون تجهیزات تخصصی انجام داد. تحقیقات بهات بر روش‌هایی برای فعال کردن سنجش غیرفعال با استفاده از کالاهای ساده و گسترده متمرکز است. کالای انتخابی او، برچسب‌های شناسایی فرکانس رادیویی هستند که به عنوان برچسب‌های RFID نیز شناخته می‌شوند. این برچسب‌های کوچک و انعطاف‌پذیر اساسا داده‌ها را از یک تراشه دریافت می‌کنند و به یک سیستم خوانش RFID می‌فرستند که اطلاعات را پردازش می‌کند و برای تحلیل به یک برنامه رایانه‌ای می‌فرستد. این برچسب‌ها معمولا در محصولاتی مانند لباس یا کتاب‌های کتابخانه برای ردیابی موجودی یا در کارت‌های پرداخت کرایه حمل‌ونقل تعبیه می‌شوند. اگرچه برچسب‌های RFID بسیار فنی به نظر می‌رسند و به همین دلیل گران هستند اما با توجه به این که ۹۰ درصد خرده‌فروشان از فناوری RFID استفاده می‌کنند، بسیار گسترده هستند و دسترسی به آنها آسان است. این تراشه‌ها برای بهات و بهارادیا، گزینه‌های اصلی در آزمایش‌های بیشتر به نظر می‌رسند. بهات گفت: ما نمی‌دانستیم که آیا می‌توانیم برچسب‌های RFID را برای سنجش و ردیابی بدون باتری استفاده کنیم یا خیر. جدیدترین رویکردهای سنجش غیر فعال بر مبدل‌های آنالوگ-دیجیتال متکی هستند که محرک‌ها را اندازه‌گیری می‌کنند، به ثبت آنها را در داده‌های خام می‌پردازند و آنها را به مقادیر دیجیتالی تبدیل می‌کنند که توسط رایانه قابل خواندن هستند اما این نوع رابط‌های حسگر تشنه انرژی هستند. بدون باتری اضافی ممکن است آنها فقط چند ساعت دوام بیاورند. سیستم‌های مبتنی بر باتری نیز حجیم، گران و سخت به مقیاس بزرگ و پایداری می‌رسند. وی افزود: ما سعی داشتیم بفهمیم که آیا می‌توانیم از تراشه‌ها برای درک مستقیم محرک‌ها بدون نیاز به مبدل استفاده کنیم. ما می‌خواستیم بدانیم که آیا محیط ما می‌تواند به ‌گونه‌ای خودکارسازی شود که بدون باتری باشد، بتواند پارامترهایی را مانند دما و رطوبت حس کند و به اینترنت اشیا متصل شود تا داده‌های خام را برای درک بهتر به سیستم خوانش بفرستد. حسگرهای RFID بدون باتری بهات، موارد استفاده جدیدی را مانند بهبود مدیریت کشاورزی و معیارهای عملکرد ورزشی در لحظه فعال می‌کنند. این نوع داده‌های فوری می‌توانند برای ورزشکاران بسیار ارزشمند باشند. بهارادیا و بهات، آینده روشنی را برای حسگرهای خود می‌بینند. بهارادیا با افزودن این که هوش مصنوعی با داده‌های فعال‌شده توسط حسگرها تغذیه می‌شود، گفت: هوش مصنوعی اکنون در همه جا وجود دارد. ما در اوج تحولی هستیم که در آن حسگرهای جدید داده‌هایی را برای نسل بعدی هوش مصنوعی جمع‌آوری می‌کنند. استفاده از حسگرهای بدون باتری به ما امکان می‌دهد تا اطلاعات زیادی را جمع‌آوری کنیم که دسترسی به آنها چالش‌برانگیز است. این حسگرها می‌توانند جمع‌آوری داده‌ها را بهبود ببخشند و این نوآوری، مسیر بسیار مهمی را برای آینده نشان می‌دهد.