חיישנים חכמים חוסכים אנרגיה
תרמוסטטים ביתיים מסתמכים על חיישן כדי לדעת מתי להפעיל חימום או קירור. חיישנים אלחוטיים מהסוג הזה הם הלב של מה שמכונה "האינטרנט של הדברים" (IoT) - רשת של התקנים חכמים האוספים ומעבירים מידע. עם זאת רוב החיישנים הקיימים עדיין זקוקים לסוללות ליתיום רעילות כמקור אנרגיה. מעבר לכך, יכולת קבלת ההחלטות שלהם מוגבלת. הם אינם מסוגלים לעבד מידע מורכב כגון זיהוי של מספר איומים.
חוקרים מאוניברסיטת נורת'איסטרן (Northeastern University) בארה"ב הצליחו להטמיע יכולות עיבוד מידע בתוך תג אלחוטי פשוט. הפיתוח עשוי לשנות את חוקי המשחק בתחום החיישנים החכמים, האינטרנט של הדברים והבינה המלאכותית.
"זו טכנולוגיה מבטיחה במיוחד, משום שהחיישנים יכולים להיות מיוצרים בקלות. הם אינם פוגעים בסביבה ואינם מצריכים תחזוקה תקופתית", אומר פרופ' כריסטיאן קסלה (Christian Cassella) מהמחלקה להנדסת חשמל ומחשבים באוניברסיטה, ואחד ממחברי המחקר שפורסם ב־Nature Electronics. לדבריו, רוב החיישנים האלחוטיים מסתמכים על מקורות אנרגיה כגון גלי רדיו או אור, שעשויים להיות בלתי יציבים. יתרה מזו, הם אינם מסוגלים לבצע חישובים בעצמם אלא רק להעביר את המידע לגורם אחר שינתח אותו.
לעומת זאת תג החישה האלחוטי החדש שפיתחו קסלה וצוותו פסיבי לחלוטין ומסוגל לבצע חישובים בזמן אמת לפי מספר משתנים סביבתיים. היכולת הזו מאפשרת רשת חיישנים חכמה ויעילה יותר, עם תלות מופחתת במשאבי ענן.
הטכנולוגיה מתבססת על מודל איזינג (Ising Model) - עיקרון מתחום הפיזיקה של חומר מעובה, שכבר נעשה בו שימוש במחשוב קוונטי. באמצעותו פיתחו החוקרים רכיב בשם SPIN (ראשי תיבות של Sensing Parametric Ising Node), שמקבל החלטות באופן המדמה את פעולתו של המוח האנושי ומאפשר תגובה למספר מקורות מידע בו־בזמן.
"החידוש כאן הוא ש־SPIN מסוגל לחוש בדרך אמינה יותר ולקבל החלטות טובות יותר", אומר קסלה. "הוא מסוגל לבצע פעולות שאף חיישן פסיבי אלחוטי לא היה מסוגל לבצע עד כה, מה שעשוי להביא להפחתת פליטות גזים ולחיסכון באנרגיה בבניינים ובתחנות כוח, ולצמצם אובדן מוצרים לאורך שרשראות קירור."
לפי קסלה, עד סוף 2025 יידרשו כ־96 מיליארד חיישנים להפעלת התקנים מחוברים לרשת. שילוב של יכולות עיבוד מידע בתוך החיישנים עצמם יאפשר לאלגוריתמים של למידת מכונה ובינה מלאכותית להתמודד עם כמויות נתונים חסרות תקדים בלי להעמיס על שרתי ענן.
הצוות כבר בנה אב־טיפוס שמסוגל לזהות שינויים בטמפרטורה בדיוק רב. בעתיד הוא מקווה לפתח גרסאות שיזהו גם לחות, אור או את שלמות המבנה של בניינים וגשרים. בטווח הארוך, תגי חישה חכמים מסוג זה עשויים לזהות נוכחות של בני אדם, ואפילו חומרים מסוכנים בסביבה.
"כל חיישן פועל כיחידה עצמאית שמחשבת ומקבלת החלטות על סמך נתונים שהוא קולט במקום", מסביר קסלה. "המשמעות היא שנקודת הבקרה המרכזית לא תצטרך להסתמך על משאבי ענן כבדים, ותקבל תמונה מדויקת וברורה הרבה יותר של המצב האמיתי בשטח."
