ادغام داده‌های سنسوری، گامی مهم برای فهم چند وجهی محیط

ادغام سنسورها، نقطه تلاقی داده های اینترنت اشیای محیطی از منابع چندگانه و مختلف است و این تکنولوژی در حال برداشتن قدم‌های بزرگی در صنایع مختلف است. ما در این مطلب قصد داریم نگاهی به آینده این تکنولوژی بیاندازیم.

در تکنولوژی اینترنت اشیا داده‌ها از منابع مختلف جمع شده و کنار هم قرار می‌گیرند، کنار هم قرار گرفتن این داده‌ها باعث ایجاد محیطی از داده‌ها خواهد شد. تکنولوژی ادغام سنسور، داده‌ها را از سنسورها‌ی چندگانه با نوع‌های مختلف جمع می‌کند تا تصویری غنی از یک محیط ارائه کند. سنسورها می‌توانند شرایط مختلفی مثل نور و حرکت را اندازه‌گیری کنند و سیستم‌های هوشمند می‌توانند به طور کاربردی هر گونه وسیله، ربات، ساختمان و پهپاد را با این تکنولوژی ادغام کنند.

تکنولوژی نهفته در ادغام سنسورها، لیدار است که جایگزینی مبتنی بر نور برای رادار محسوب می‌شود. یک سنسور لیدار، لیزرهایی(۹۰۰۰۰۰ بار در ثانیه) را به کار می‌اندازد تا از بازتاب این لیزرها نقشه محیط اطراف را ترسیم کنند.

از آن جایی که این سنسورها می‌توانند با سیستم‌هایی GPS ترکیب شوند، نه تنها نقشه محیط را ایجاد می‌کنند بلکه پیمایش بلادرنگی را فراهم می‌کنند که خدمات رباتیک را به همراه خواهد داشت. کارکرد دستگاه‌های خودکار واضح است اما فقط قطره‌ای از یک دریای بزرگ محسوب می‌شود.

لیدار برای مطالعه خرابی‌های باستانی، تست آلودگی هوای شهرها، بهتر کردن توزیع کود مزارع، ردیابی حرکات در فروشگاه‌ها و ترسیم نقشه اجسام مختلف در سیستم خورشیدی به کار می‌رود..

بازار تکنولوژی ادغام سنسورها

این بازار بیشتر از این که به لیدار اختصاص داشته باشد، به ادغام سنسورها اختصاص دارد. GPS یک مولفه سیستم ادغام سنسور است که در امتداد با مجموعه‌ای دیگر از دستگاه‌ها مثل شتاب‌سنج‌ها، دوربین‌ها (مادون قرمز و دوربین‌های تصویربرداری) میکروفون‌ها، چراغ‌های بلوتوث و کنتورهای فشار مورد استفاده قرار می‌گیرد. این سنسورها، داده‌ها را به شکل متفاوتی مدیریت می‌کنند. هر کدام از این داده‌ها فرمت، نرخ انتقال و (در برخی موارد) کدگذاری مختص به خود را دارند.

به گزارش مارکت‌واچ بازار ادغام سنسور در آمریکا حالا به ارزش ۲.۲۵ میلیارد دلار رسیده است و تا سال ۲۰۲۵ به عددد ۹ میلیارد دلار خواهد رسید. گزارش بیزینس وایر ادعا می‌کند که نرخ رشد مرکب سالانه این حوزه، ۱۸.۷۳ درصد است. شرکت‌های مثل ان ایکس پی، کینوکس، اس تی ام مایکرو الکترونیکس، بوشو دیگران در این عرصه به سرعت در حال رشد هستند.

ادغام داده‌ها برای تسهیل صدها کاربری، از وسایل نقلیه خودران (در زمین ، دریا و هوا) و ربات های جراحی گرفته تا مدیریت محیط زیست و سیستم های امنیتی منطقه‌ای انجام می شود. نرم افزاری که در پس زمینه این سیستم‌ها وجود دارد، داده های ده ها و حتی صدها دستگاه را ادغام می‌کند و نقشه‌هایی بلادرنگ از محیط‌های پیچیده ایجاد می‌کند که با سنسورهایی حساس ایجاد می‌شوند.

فناوری ادغام سنسورها: بهتر شدن کارها

مجموعه های ادغام سنسور به لطف فاکتورهایی خاص، بسیاری از برنامه ها و سیستم های اتوماسیون را به سطوح جدیدی رسانده اند. مجموعه های ادغام سنسور تحمل خطای بالایی دارند. هنگامی که یک سیستم چند حسگره یک محیط را اسکن می کند (مثلاً یک مکان امن)، یک مجموعه از خرابی‌ها در یک بخش، کل سیستم را از کار نمی‌اندازد چرا که تمامی سنسورهای حرکتی دیگر، هنوز فعال هستند. در نهایت، بخش‌های چندحسگره، فعالیت کل سیستم را تضمین می‌کند، سنسورهای مختلف خطای عملکرد یکدیگر را پوشش می‌دهند. این قابلیت ها باعث ایجاد عملکرد بهتر، پیادسازی و کارآیی بیشتر در سیستم های ادغام شده سنسوری می شوند. در حوزه حمل و نقل، یعنی جایی که تکنولوژی بسیار عالی است، سنسورهای دیداری، رادار و لیدار برای تشخیص اشیا و یکپارچگی داده، تولید مختصات یکنواخت برای اشیای یک محیط پویا را ترکیب می‌کنند. داده‌های این بخش‌ها نرخ‌های جریان متفاوتی دارند. نتیجه استفاده از این تکنولوژی داده‌ها در حوزه حمل نقل، تشخیص سریع‌تر و بهتر اشیا است.

بیمارستان‌ها بهترین جا برای ادغام سنسورها هستند و بین محیط‌های عمومی، بیمارستان بیشترین تعداد دستگاه‌های اینترنت اشیا را در هر فوت مربع دارند. ادغام سنسورها اجازه می‌دهد تا این اقیانوس اینترنت اشیا با راندمان بسیار بیشتری سازماندهی شود و از منابع انسانی و محیطی بهره‌وری بیشتری حاصل شود. یک شهر هوشمند نیز ممکن است غنی‌ترین محیط از نظر تعدد دوربین‌ها، لیدارها، چراغ‌های بلوتوث، سنسورهای حرکتی، RFIDها و ده‌ها دستگاه بهینه‌سازی محیط‌های عمومی، نظارت بر آلودگی، بهبود جریان ترافیک و بهبود ایمنی عمومی باشد.

اتصال حسگر‌ها با چالش‌هایی مثل ادغام داده‌های متناقض، مبهم و بدون ترتیب بودن روبرو است و همه این موارد به دقتی بلادرنگ نیاز دارند و عدم وجود چنین دقتی می تواند بر عملکرد سیستم تأثیر منفی بگذارد و واکنش سیستم را کند کند.

در حوزه حمل و نقل یعنی همان جایی که داده های لیدار باید با داده‌هایی از سنسور ثبت تصاویر ادغام شوند، همترازی هندسی دشوار می‌شود و جلوگیری از برخورد اشیا (که مهمترین نکته در سیستم است) را مختل می‌کند.

و مسئله دیگر، مسئله حریم خصوصی است. محیطی پر از دستگاه‌های اینترنت اشیا، برای مشتری سودمندی فراوانی دارد. در این محیط، داده دائما از اطراف جمع می‌شود و بدون نیاز به گرفتن مجوز یا ایجاد اخطار، داده‌ها را مخابره می‌کند. این مسئله باعث می‌شود که حریم خصوصی کاربران حتی وقتی که در داخل یا خارج یک محیط حرکت می‌کنند نیز نقض شود و مدت زیادی است که دولتمردان، کارشناسان، صنعت‌گران، مشتریان و افراد مسئول در این حوزه بر سر این مسئله بحث و گفتگو می‌کنند.

تکنولوژی ادغام سنسورها راه زیادی را پیموده است و راه زیادی نیز در آینده پیش رو دارد. این مسئله مشکلات بسیار زیادی را از نظر سرمایه، برای رشد تحقیقات ابتکاری روی این تکنولوژی به وجود آورده است.

فناوری حاضر در گوشه و کنار حوزه‌های مختلف

هدف نهایی دنیای حمل و نقل، استفاده از ماشین‌های خودکار است. برخی نوآوری‌های تحقیقاتی اخیر که بزودی ممکن است تبدیل به واقعیت شوند، شامل سیستم ادغام داده‌ای می‌شوند که در ماه ژانویه در نمایشگاه Eyeris Technologiesبه نمایش عموم در آمد. این سیستم، رادارها، سنسورهای تصویر و سنسورهای حرارتی برای افزایش امنیت خودکار را ترکیب کرد تا با هوش مصنوعی حضور کودکان در داخل خودرو را تشخیص دهد.

کنگره آمریکا در ماه دسامبر اعلام کرد که نیروی هوایی آمریکا باید دستور دهد که توسعه سیستم پیشرفته مدیریت جنگ ادامه پیدا کند. این سیسم ادغام سنسور با هوش مصنوعی، سیستم‌های کنترل و دستور را ترکیب می‌کند. دستگاه F35 شرکت لاکهید مارتین قبلا یکپارچگی تکنولوژی ادغام سنسورها را برای استفاده حداکثری از داده‌های در دسترس خلبانان را به خوبی نشان داده است.

انسان‌ها در یک شهر هوشمند، نوعی سنسور دارای احساس هستند. این مفهوم سال قبل در کنفرانس ملی زیرساخت هوشمند و ساخت و ساز ارائه شد. شهروندان به صورت منفعلانه‌ای داده‌های رفتاری ایجاد می‌کنند. این داده‌ها می‌توانند یک بستر مفهومی ایجاد کنند. به عنوان مثال در صورت بروز آتش سوزی در ساختمان ، افزایش ترس و عقب نشینی فوراً سنجیده و اندازه گیری می شود و یک واکنش اضطراری موثر انجام می‌شود. به همین ترتیب، نقشه برداری عاطفی از ساکنان پارک منجر به دست یابی به پیشرفتهایی در محیط های مختلف می شود.

اینترنت اشیا نیز با ظهور گوشی‌های تلفن همراه در همه جا حضور دارد. تقریبا تمامی تلفن‌های مورد استفاده امروز ما دارای میکرفون و دوربین هستند و برخی از آن‌ها می‌توانند اثر انگشت یا طرح چهره را نیز تشخیص بدهند. اما پتانسیل برای گنجاندن سنسورهای اضافی بسیار بیشتر از این مقدار است. استفاده از شتاب‌سنج‌ها، مغناطیس سنج، سنسورهای مجاورت و برخی از لیدارها، می‌توانند گوشی‌های هوشمند را قادر سازند تا ابزارهای تشخیص اشیایی باکیفیت، ابزارهای مهندسی و مراقبت از سلامتی قابل اطمینان و مولفه‌های سیستم واقعیت افزوده را نیز ایجاد کنند.

حتی قبل از شروع این انقلاب سنسورها در گوشی‌های هوشمند، پتانسیل آن‌ها در سیستم‌های تشخیص اشیا به اثبات رسیده است. تلفن شما به زودی قادر خواهد بود بسیاری از فعالیت های شما را حس کند و تشخیص بدهد و به طور بالقوه ضبط کند. این مطالعه رفتار انسان را به یک سطح کاملاً جدید می برد و حالا ما شاهد این فناوری در حال ظهور در کنار خود هستیم.

دنیا در حال تحول است و ما باید این تحول را جدای از خوب یا بد بودنش بپذیریم. ادغام‌ سنسورها نیز در حال تاثیرگذاری بر روی این تحول است.

منابع خبر :