Макеты повсюду

Трудно сопротивляться впечатлению, что процессорные технологии все еще ускоряются теми же темпами, согласно экспоненциальному закону Мура, но это не столько увеличение количества транзисторов в интегральной схеме, сколько общее количество транзисторов, используемых в микросхеме. Мир.

Мы живем в электронный век. По данным International Data Corp. прирост умной бытовой техники составляет более 18% в год. Мы также глотаем, например, таблетки, содержащие беспроводные датчики, собирающие информацию с тела и затем используемые для диагностики здоровья. Вскоре, благодаря прозрачным дисплеям, окна или зеркала в наших домах будут использоваться в качестве экранов компьютеров и телевизионных мониторов. Даже на стеблях растений есть датчики, реагирующие на нехватку воды.

Различные формы электронных устройств настолько распространены, что невозможно в небольшой статье перечислить не только все их применения, но и целые области жизни, в которые проникают системы.

Автомобиль как электронное устройство

Одним из ярких примеров распространения электроники является эволюция современных автомобилей. Автомобильная электроника делится на различные типы, такие как: двигатель, трансмиссия, электроника шасси, активная безопасность, помощь водителю, комфорт пассажиров и развлекательные системы. По данным ABI Research, сектор передовых систем помощи водителю (ADAS) ежегодно растет почти на 50% и к 2026 году может достичь стоимости в 132 миллиарда долларов.

Система Bosch Motronic, использованная в 1979 году в BMW 732i для управления подачей воздуха, топлива и зажигания, считается первым электронным устройством управления в истории автомобилестроения. С тех пор мы наблюдаем настоящий взрыв электроники под капотом и в кабине водителя.

Среди множества электронных устройств, установленных в современных автомобилях, особого внимания заслуживает центральный модуль управления, иногда называемый бортовой компьютер. Вопреки распространенному мнению, его роль не ограничивается показом мгновенного расхода топлива во время движения или подсчетом пройденного расстояния.

Растущее количество электронных систем, устанавливаемых в автомобилях стандартно, требует управления обменом информацией между отдельными модулями. В настоящее время для этой цели используются различные типы шин данных. То CAN-мастер (), выполненный в быстрой версии (). Так называемой медленная сеть CAN () поддерживает менее критичные ко времени приложения (например, кондиционер, центральный замок, автомобильное освещение и т. д.). Волоконно-оптическая шина MOST () используется для обмена информацией между мультимедийными системами автомобиля, такими как радио, спутниковая навигация и автомобильное телевидение. В настоящее время он используется для связи с датчиками и исполнительными механизмами. LIN-протокол (). Сеть FlexRay, отличаясь высокой скоростью передачи, пропускной способностью и надежностью, заменяет стандартные механические соединения (например, тросы, жесткие тросы) в электронных системах управления дроссельной заслонкой и рулевым управлением.

Вторжение в медицину

Медицинская электроника – одна из наиболее интенсивно развивающихся областей нашей эпохи. В больницах и медучреждениях почти все электронное — от градусника до медицинских карт. Более того, чипы проникают в наши тела и намереваются остаться там навсегда.

В США в ноябре прошлого года местное Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) приняло историческое решение одобрить использование так называемого цифровая таблетка — Убрать MyCite. Он контролирует время приема лекарств и отслеживает, принимают ли их вообще пациенты. Цифровой планшет также собирает другие медицинские данные, такие как доза введенного препарата, частота сердечных сокращений пациента, информация о сне и уровне физической активности. Пациенты смогут добровольно делиться собранной информацией со своим врачом, членами семьи или опекунами. Abilify MyCite имеет встроенный микроскопический датчик из кремния, меди и магния. одобрен для использования при лечении психических расстройств, таких как шизофрения и биполярное расстройство, в сочетании с антидепрессантами.

Датчики, содержащиеся в таблетке, активируются при контакте с желудочной кислотой. Они начинают передавать сигнал через нашивку на левой стороне груди. «Заплатка» подключается к приложениям смартфона по технологии Bluetooth, передавая информацию, собранную таблеткой.

Решение FDA вызвало много споров. Комментаторы гадают, что означает такая таблетка для конфиденциальность пациента. Есть много возможностей для потенциального злоупотребления. Первое, что приходит на ум, — это санкции для тех, кто не принимает лекарства. Есть также опасения, что страховые компании или органы власти будут распоряжаться об использовании этих типов таблеток, что ослабит способность пациента принимать собственные медицинские решения и снизит доверие к государственным учреждениям. Наконец, широкое использование таких технологий может сделать конфиденциальную медицинскую информацию пациентов более конфиденциальной. уязвимы для хакерских атак. Есть также вопросы этики и гражданских прав, а также сомнения относительно того, отвечает ли интересам пациентов вообще отслеживание таблеток.

Другие «цифровые таблетки» ждут одобрения FDA. Например, разработанный в знаменитом Массачусетском технологическом институте (MIT) датчик жизненно важных функцийчтобы помочь врачам диагностировать болезни намного быстрее и проще, чем раньше. Мониторинг здоровья изнутри тела может открыть совершенно новые возможности в диагностике, значительно снизить смертность пациентов и снизить затраты на лечение. Однако его также можно использовать в качестве средства наблюдения.

Тем временем ученые работают над новыми электронными формами. Например, недавно разработанные в Массачусетском технологическом институте очень маломощные датчики глотания с генетически модифицированными бактериями на борту способны обнаружить желудочно-кишечное кровотечение или другие проблемы с желудочно-кишечным трактом и передать эту информацию на электронную схему. В статье в онлайн-выпуске журнала Science за май 2018 года исследователи из Массачусетского технологического института описывают устройство, которое реагирует на гем или железо-порфирин, фермент, обнаруженный в крови. Когда бактерии, особенно штамм, сталкиваются с гем, они излучают свет. Фототранзисторы в датчике измеряют количество этого света и передают информацию микропроцессору, который отправляет беспроводной сигнал на ближайший компьютер или смартфон. Ученые также подготовили мобильное приложение, которое можно использовать для анализа данных.

Дома, одежда, рыболовные снасти

Согласно концепции Интернета вещей, наша среда должна становиться с каждым днем ​​все более и более разумной. Предполагается, что он будет заполнен встроенными RFID-чипами и другими датчиками, которые контролируют температуру, движение, вибрацию, влажность, шум и т. д.

В таких системах главный администратор — например, терминал, компьютерная программа, приложение для смартфона или отдельное устройство — подключается к сети, например, через Wi-Fi. По радиоволнам он также подключается к датчикам, расположенным на объекте, дома или в конкретной комнате. Аппарат через интернет работает в т.н. облако, передающее информацию, собранную с его датчиков, на все устройства связи, синхронизированные в этой системе.

В поле, в саду, в саду… тоже полно датчиков. Исследователи из университетов Святого Иосифа в Ливане и Бреста (Западная Бретань, Франция) разработали лазерную методику исследования фруктов, которая поможет определить точный момент достижения ими зрелости и позволит производителям выбрать оптимальное время сбора урожая. Сенсоры исследователей проецируют поляризованный лазерный луч на поверхность фрукта. В зависимости от уровня этилена формируется пятнистый рисунок, сигнализирующий об уровне созревания. Если камера распознает нужный, значит, наступил оптимальный момент — плод готов срывать с дерева или куста. Исследователи надеются разработать удобные в использовании портативные устройства для сканирования фруктов.

Одной из самых замечательных областей распространения электроники является одежда. Мы регулярно слышим о проектах на протяжении нескольких лет ткани, переплетенные с электроникой. В 2014 году группа инженеров из Гонконгского технологического университета создала ткань проволочной вязки, которую можно носить и даже стирать. Эта ткань однажды могла бы вместить различные устройства биометрического мониторинга, и исследователи пишут, что она особенно полезна для сотрудников правоохранительных органов или военнослужащих. С тех пор не было недостатка в новых продуктах в этой области.

Толстовка со светодиодным дисплеем

Для того, чтобы все поняли насколько электроника вездесуща, скажем еще об одной сфере, в которой ее появление может многих удивить. Говоря о ловля рыбыкоторые у обычного человека не ассоциируются с электроникой. Например, рассмотрим трекер Angler Labs AMGLR, который прикрепляется к удочке для анализа количества сделанных забросов, характера вращения катушки, силы сопротивления клюющей рыбы и многого другого. Все это вкупе с мобильным приложением. Также любители подледной рыбалки теперь могут наблюдать за тем, что происходит под поверхностью замерзшей воды и, прежде всего, есть ли там рыба, с помощью специальных камер, таких как Marcum Recon. Рынок также предлагает всевозможные датчики температуры и глубины воды, а также гидролокаторы для обнаружения рыбы. В распоряжении рыболовов электронные световые индикаторы поклевки, закрепленные на удилищах, а вместо привычных вспышек и приманок – светодиодные приманки. Короче говоря, у рыбы нет шансов.

Продолжение Тема номера в «.