Smart Dust

08.09.1999

Partikel, die Dich im Auge haben.

Manchmal kommt einem die Welt wie aus einem Sci-Fi-Roman vor. Die letzten Monate ging es um Klonen und Biotechnologien, heute um omnipotente Überwachungstechnologien. Wer dachte, RSA und PGP hätten uns vor penetranten Augen und Ohren geschützt, muss noch einmal umdenken: was heute noch als Staub durch unsere Fenster weht und sich sachte im Büro niederläßt, könnte in wenigen Jahren schon Smart Dust sein - und der hat vielleicht Sie im Auge.

Als ob er den Buchdeckeln eines Neal-Stephenson-Romans entkommen wäre, ist Smart Dust die Kopfgeburt der Forscher Kris Pister und Randy H. Katz von der University of California, Berkeley, und beruht auf dem Zusammenführen von drei Technologien: digitale Schaltkreise, Laser-basierte, drahtlose Kommunikation und MEMS (Micro ElectroMechanical Systems); all das sollte sich demnächst auf einem Raum von nicht mehr als ein oder zwei Kubikmillimeter unterbringen lassen.

Pisters Team bewerkstelligte schon, eine Halbleiter-Laserdiode und einen MEMS-unterstützten Drehspiegel zur Umlenkung des Lasers für die aktive Datenübermittlung zusammenzupacken, inklusive eines MEMS 'corner-cube' Reflektor für die passive optische Übermittlung, eines optischen Empfängers, einer Signalsteuerung und den benötigten Energiequellen - Batterien und Solarzellen. Diese Einheit ist nicht länger als fünf Millimeter. Und man ist sich sicher, das Ganze in absehbarer Zeit auf die Hälfte reduzieren zu können. Durch effiziente Nutzung der Energieressourcen kann eine solche Einheit mehrere Tage aktiv bleiben.

Die große Herausforderung besteht darin, im Raum verteilte Einheiten miteinander in Verbindung zu bringen, über den Kontakt zu einer Basiseinheit, dem sogenannten BTS (base-station transceiver), einer Kombination aus Empfänger und Sender, welche mit kompakten Bildsensoren ausgestattet ist. Der BTS befindet sich in Nähe zu den übrigen Einheiten und läßt sich zum Beispiel in einer Überwachungskamera, einem ferngelenkten Flugzeug oder einem Fernglas unterbringen. Über einen passiven Transmitter, der Daten durch reflektiertes Licht überträgt, wobei eine sich verändernde Oberfläche die Daten in der Reflexion codiert, bleibt die benötigte Energie für die Übertragung minimal. Distanzen von 150 Metern können mit einer Datenrate von bis zu einem Kilobit pro Sekunde überbrückt werden. Bis zu 20 Kilometer Reichweite wurden schon erfolgreich getestet, allerdings fällt die Datenrate dabei rapide ab. Es ist nicht auszuschließen, dass solche Einheiten mit kleinen Mikrophonen ausgestattet werden könnten - oder Sensoren, die elektromagnetische Signale überwachen, die bei der Benutzung der Tastatur eines Computers erzeugt werden (im Fachjargon: tempest attack technology, inzwischen erwartungsgemäß Standardausrüstung beim FBI).

Solche Miniatur-Überwachungseinheiten ließen sich mit Miniaturraketen an ihre Zielorte befördern, oder über ganz natürliche Flugapparate, harmlos auf einem Ahornblatt.

Etliche zivile und militärische Anwendungen

Pister sieht in der Zukunft "etliche zivile und militärische Anwendungen für Smart Dust. Smart Dust läßt sich flächendeckend für die Aufzeichnung meteorologischer Daten einsetzen, für die geophysikalische oder planetarische Forschung. Es könnte Aufzeichnungen vornehmen in Gebieten, in denen herkömmliche Messwerkzeuge nicht anwendbar sind, oder die Messung beeinflussen würden. ... Im biologischen Bereich könnte Smart Dust angewendet werden, um Bewegung und interne Abläufe in Insekten oder kleinen Tieren zu überwachen. Denkt man an den militärischen Bereich, kann Smart Dust heimlich feindliches Gebiet überwachen, zum Beispiel die Einhaltung eines Embargos oder Manöververbots. Mittels akustischer, magnetischer oder seismographischer Sensoren ließen sich Truppen- und Fahrzeugbewegungen erkennen ... oder im Bereich der Grenzüberwachung, oder für das Erkennen von biologischen oder chemischen Waffen im Kriegsgebiet."

Pister glaubt außerdem, daß diese Technologie eine zentrale Rolle in drahtlosen, sensorischen Netzwerken spielen wird, die seiner Meinung nach das "Post-PC-Zeitalter" dominieren werden.

Der Mann der das Weiße Haus verkabelte

So läßt sich das verkaufen. Aber um diese weitgesteckten Ziele zu erreichen, benötigt Smart Dust mehr als nur Miniaturisierung. Es braucht Netzwerk-Software, die leistungsfähig genug ist, solche dezentralen Netze zu verwalten, im Idealfall mit impliziten Algorithmen der Künstlichen Intelligenz und darauf basierendem 'Swarm'-Verhalten. Hier kommt Pisters Partner, Randy Katz ins Spiel mit einer beeindruckenden Biographie von Jobs in Großunternehmen und militärischen Computer-Zentren im Handgepäck. Katz' Forschung befasste sich in den letzten Jahren mit drahtloser Kommunikation, mobilen Rechnereinheiten und vernetzter Technologie. Er entwarf die Netzwerkarchitektur für das Berkeley-InfoPad-Projekt und erhielt 1995 einen Vertrag mit DARPA für die Entwicklung einer drahtlosen Internetarchitektur, die es ermöglicht sowohl Intranetze als auch flächendeckende Netzwerke drahtlos zu integrieren.

Katz arbeitet momentan mit unterschiedlichsten Unternehmen, unter anderem Daimler Benz, Ericsson (Datenübertragung über Handies), Fuji Xerox, Hughes (direkte Satellitenübertragung), Hybrid Networks (drahtloses Kabel), und Metricom (Multi-Hop Packet Radio), um diese Technologie in ein funktionierendes Versuchsstadium zu überführen. 1996 erhielt er weitere DARPA-Finanzierung, um "Collaborative Technology" auf Raumgröße zu entwickeln. Ihm wurden drei Auszeichnungen für Mobile Computing und Collaborative-Technology-Thesenpapiere überreicht. Und wen wundert's: damals, 1993, war er derjenige, der das Weiße Haus verdrahtet hat und die ersten Email-Konten für Clinton und Gore auf whitehouse.gov einrichtete. Jetzt in Smart Dust investieren! Und einen neuen Staubsauger kaufen. It's going to be big.

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