بذرهای قاصدک سوار بر باد می توانند بیش از نیم مایل را طی کنند. اگرچه برای بسیاری از باغبانان دلسرد کننده بود، اما این معجزه سفر غیرفعال الهام بخش محققان دانشگاه واشنگتن بود. محققان UW دستگاه‌های کوچکی ساخته‌اند که با نسیم پاشیده می‌شوند و در منظره‌ای مستقر می‌شوند که می‌توانند شرایط محیطی را مشاهده و گزارش دهند.
این تیم به آسانی ماهیت شکل‌دهی کار خود را که آن را «اینترنت چیزهای الهام‌گرفته از زیست‌شناسی» در صخره‌ای برای فناوری IoT نامیدند، تصدیق می‌کنند.
شم گولاکوتا، استاد UW در دانشکده علوم و مهندسی کامپیوتر پل آلن، که به توسعه حسگرها کمک کرد، گفت: در آینده، “شما ترکیبی از زیست شناسی و فناوری خواهید داشت که در آن بهترین های هر دو جهان را خواهید داشت.”
دستگاه‌های قاصدک‌مانند در قلب مقاله‌ای قرار دارند که روز چهارشنبه توسط Gollakota و همکارانش در مجله Nature منتشر شد.
تحقیقات قبلی توسط دانشمندان UW بر سنتز فناوری حشرات متمرکز بود. آنها ابزارهای ردیابی کوچکی را توسعه دادند که به هورنت های غول پیکر به اصطلاح “قاتل” متصل می شد و محققان وزارت کشاورزی واشنگتن را به لانه های آنها هدایت می کرد که سپس نابود شدند. مهندسان همچنین دوربین‌های بی‌سیم را در پشت سوسک‌ها مستقر کرده‌اند و حسگرهایی ساخته‌اند که می‌توانند توسط شب پره‌ها ساطع شوند.
گلاکوتا گفت: در آن زمان، کار با اشکال انقلابی بود و محققان از آنچه می‌توانستند به انجام برسانند شگفت‌زده شدند. در نهایت، این پروژه ها پایه و اساس این آخرین نوآوری پیشرفته را ایجاد کردند، که باید تعدادی از چالش های فنی را حل می کرد. به عنوان مثال، حشرات می توانند محموله های بسیار سنگین تری نسبت به دستگاه های الهام گرفته از قاصدک که تنها 30 برابر بیشتر از 1 میلی گرم دانه قاصدک وزن دارند، تحمل کنند.
گولاکوتا گفت: «تا زمانی که مرزها را رد نکنی، نمی‌دانی چه چیزی ممکن است».
Vikram Ayer، دستیار UW در مدرسه آلن، نویسنده اصلی مقاله در Nature، یک مجله علمی برجسته است. پروفسور زیست شناسی UW توماس دانیل و فارغ التحصیل UW در مهندسی برق و کامپیوتر، Hans Gaensbauer، از نویسندگان همکار هستند. هولوکاست یک نویسنده ارشد است.
در اینجا نحوه عملکرد دستگاه ها آمده است:
- دیسک های نازک فیلم سوراخ دار وسایل الکترونیکی کوچک از جمله پنل خورشیدی را حمل می کنند. خازن برای ذخیره شارژ در شب؛ حداقل چهار حسگر که شرایطی مانند دما، فشار، رطوبت و نور را کنترل می کنند. و یک میکروکنترلر برای کنترل سیستم.
- صدها یا هزاران دستگاه احتمالاً توسط هواپیماهای بدون سرنشین به فضا پرتاب شده اند. در شرایط خشک و تهویه، آنها می توانند قبل از فرود تا 300 فوت حرکت کنند.
- همانطور که دانه های قاصدک به طور طبیعی دانه ها را فرو می ریزند، دستگاه نیز باید پنل خورشیدی را به سمت بالا فرود آورد. به لطف ترفندهای مهندسی، این حداقل 95 درصد مواقع با دستگاه ها اتفاق می افتد. به دلیل محدودیت وزن، باتری وجود ندارد.
- حسگرها در حالی که در طول روز از انرژی خورشیدی تغذیه می کنند، اطلاعات را جمع آوری و انتقال می دهند.
- این سیستم داده ها را با استفاده از “backscattering” برای محققان ارسال می کند که از فناوری رادیویی استفاده می کند و سیگنال های ارسالی را منعکس می کند. این نسبت به دستگاهی که سیگنال خود را تولید می کند انرژی کمتری مصرف می کند.
محققان می گویند این دستگاه ها یک استراتژی صرفه جویی در زمان و نیروی کار برای نظارت بر شرایط در مزارع، جنگل ها و سایر سناریوها ارائه می دهند.
این فناوری برای تجاری سازی آماده نیست و قیمت دستگاه ها مشخص نیست. هزینه سخت افزار حدود 2-3 دلار در هر واحد است.
دانشمندان در حال بررسی امکان ایجاد دیسک از مواد زیست تخریب پذیر برای کاهش تاثیر بر محیط زیست هستند. آنها همچنین در حال آزمایش شکل آن برای کنترل بهتر محل فرود سنسورها و اطمینان از توزیع یکنواخت هستند. یک استراتژی این است که عمداً چندین اشکال را شامل شود تا دستگاه ها به طور طبیعی فواصل مختلفی را طی کنند.
دانیل در بیانیه ای گفت: “این شبیه زیست شناسی است، جایی که تنوع در واقع یک تابع است، نه یک اشتباه.” “گیاهان نمی توانند تضمین کنند که جایی که امسال رشد کردند سال آینده خوب خواهد بود، بنابراین آنها دانه هایی دارند که می توانند دورتر سفر کنند تا شرط بندی های خود را جبران کنند.”