18新利最新登入尘埃是如何工作的

“微尘”的概念创造了一种思考计算机的新方式，但其基本思想非常简单:

尘埃可以跑掉电池，或者它们可以在某些应用中接入电网。随着尘埃的体积和功耗的缩小，可以想象太阳能甚至是其他奇异的东西振动力量让它们继续运转。

所有这些部件都被包装在尽可能小的容器中。在未来，人们想象着将微粒缩小到一边只有几毫米的地方。如今，包括电池和天线在内的尘埃更常见，它们的大小是一堆5或6个25美分硬币，或一包香烟的大小。电池通常是目前最重要的部分。目前，批量购买的微尘价格可能在25美元左右，但价格正在下降。

很难想象像尘埃这样微小无伤大雅的东西会引发一场革命，但这正是他们所做的。在下一节中，我们将研究一些可能的应用程序。

如果你调查文献中人们想到的使用微粒的不同方法，你会发现各种各样的想法。以下是从文章末尾的链接中挑选出来的一个集合。

我们可以把微尘看作单独的传感器。例如:

所有这些想法都很好;一些允许传感器移动到它们以前没有到过的地方(比如嵌入混凝土中)，另一些则减少了单独读取传感器所需的时间。

18新利最新登入然而，关于微尘最令人兴奋的想法来自于使用大量的微尘与彼此和形式AD hoc网络。

美国国防高级研究计划局(DARPA)是微尘想法的最初赞助人之一。美国国防部高级研究计划局(DARPA)实施的一个最初的微尘想法是允许微尘感知战场条件。

例如，假设一名指挥官希望能够检测到偏远地区的卡车运动。一架飞机在该地区上空飞行，散布数千颗尘埃，每颗尘埃都装有磁力计、振动传感器和一个GPS接收器。这种由电池驱动的微尘以每100英尺(30米)左右一个的密度下落。每颗尘埃醒来，感知自己的位置，然后发出无线电信号去寻找它的邻居。

该地区的所有尘埃形成了一个巨大的无定形网络，可以收集数据。数据通过网络传递，到达一个收集节点，该节点有一个强大的无线电，可以将信号传输许多英里。当敌方卡车驶过该区域时，探测到它的微尘会传输它们的位置和传感器读数。相邻的微尘接收传输，并将其转发给相邻的微尘，以此类推，直到信号到达收集节点并传输给指挥官。指挥官现在可以在屏幕上显示数据，并实时查看卡车在尘埃场中所走的路径。然后一个遥控车可以飞过卡车，确定它属于敌人，并投掷炸弹摧毁它。

这似乎是一个非常大的麻烦，直到你意识到这些尘埃所取代的系统。在过去，指挥官用来阻止卡车或部队通过偏远地区的工具一直是地雷。士兵们会在这一地区布置数千个反卡车或杀伤人员地雷。任何经过这个区域的人，无论是敌是友，都会被炸飞。当然，另一个问题是，在冲突结束后很长一段时间里，地雷仍然活跃，而且致命——埋伏在那里，随时可能夺走任何路人的四肢甚至生命。根据这个联合国儿童基金会报告在美国，在过去30年里，地雷造成100多万人死亡或致残，其中许多是儿童。在尘埃中，战争后留下的是微小的、完全无害的传感器。由于微尘耗电量很小，电池可以使用一两年。然后，这些尘埃就会消失，不会对附近的平民造成任何人身威胁。

这种特设网络的概念是非常强大的，它由数百或数千个相互通信并将数据从一个传递到另一个的微尘组成。以下是该概念在工作中的几个例子:

云母Mote是一种商用产品，已被研究人员和开发人员广泛使用。它具有尘埃的所有典型特征，因此可以帮助你理解这项技术在今天是如何实现的。大众可以通过一家名为弩。这些微粒有两种形式:

MICA mote使用Atmel ATmega 128L处理器，运行频率为4兆赫。128L是8位的单片机它有128千字节的内存闪存来存储尘埃的程序。这款CPU的功能与最初的IBM PC(大约1982年)中的8088 CPU一样强大。最大的不同是，ATmega在运行时仅消耗8毫安，在休眠模式下仅消耗15微安。

这种低功耗使MICA mote使用两节AA电池可以运行一年以上。一个典型的AA电池可以产生大约1000毫安小时。在8毫安的电压下，ATmega如果持续工作，可以工作120小时左右。18新利最新登入然而，程序员通常会编写他/她的代码，使CPU大部分时间处于休眠状态，从而大大延长电池寿命。例如，尘粒可能会沉睡10秒，醒来并检查几微秒的状态，然后继续睡眠。

MICA微粒带有512 kb的闪存来保存数据。他们还拥有一个10位a /D转换器，以便传感器数据可以数字化。子卡上的独立传感器可以连接到尘埃。可用的传感器包括温度、加速度、光、声音和磁。先进的传感器全球定位系统(GPS)信号正在开发中。

云母微粒的最后一个成分是广播。它有几百英尺的范围，每秒可以传输大约40000比特。当它关闭时，收音机消耗不到1微安。接收数据时，它消耗10毫安。在传输时，它消耗25毫安。节约无线电能量是延长电池寿命的关键。

所有这些硬件组件一起创造了一个MICA微尘。程序员编写软件来控制微粒，并使其以某种方式运行。云母微粒的软件是建立在一个操作系统被称为TinyOS。TinyOS是有用的，因为它处理无线电和电源管理系统为您，使它更容易编写软件的尘埃。

2003年3月，研究人员成功地将尘埃所需的所有部件塞进了一个单片每边小于3毫米。这种芯片的总尺寸约为5平方毫米，这意味着你可以在一美分硬币上装上十几个这样的芯片。

该芯片包含了微尘中的所有组件:CPU、内存、用于读取传感器数据的a /D转换器和无线电发射机。要完成该包，您需要附加传感器、电池和天线。这种芯片批量生产时，成本将低于1美元。看到这个页面获取详细信息。

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