परिचय
पिछले ब्लॉग्स में से एक में, हमने आणविक संचार के बारे में बात की थी जो जैविक प्रणालियों में संचार से प्रेरित है और इसके डिजाइन के लिए नैनो टेक्नोलॉजी की अवधारणा का उपयोग करता है।
आज हम एक और ऐसी तकनीक पर चर्चा करेंगे जो नैनो टेक्नोलॉजी डिजाइनों के अनुप्रयोगों में से एक है और वह है स्मार्ट डस्ट। नैनो-टेक्नोलॉजी में, स्मार्ट डस्ट वायरलेस माइक्रो-इलेक्ट्रोमैकेनिकल सेंसर (MEMS) से लैस छोटे उपकरणों का एक तदर्थ नेटवर्क है। स्मार्ट डस्ट को स्मार्ट मैटर भी कहा जाता है।
परिभाषा
मिलीमीटर-स्केल के स्व-निहित माइक्रो-इलेक्ट्रोमैकेनिकल उपकरणों की बड़ी मात्रा जिनमें सेंसर, कम्प्यूटेशनल क्षमता, द्विदिश वायरलेस संचार तकनीक और एक बिजली आपूर्ति शामिल है, स्मार्ट डस्ट बनाते हैं।
ये एकल उपकरण व्यक्तिगत रूप से Motes कहलाते हैं। हजारों ऐसे motes सामूहिक रूप से स्मार्ट डस्ट के रूप में जाने जाते हैं। धूल के कणों जितने छोटे motes को किसी स्थान के वातावरण में फैलाया जा सकता है ताकि हवा की गुणवत्ता, तापमान और कई अन्य चीजों के बारे में निगरानी और डेटा एकत्र किया जा सके। स्मार्ट डस्ट उपकरणों को सैन्य से लेकर मौसम संबंधी से लेकर चिकित्सा क्षेत्रों तक लगभग हर चीज में अनुप्रयोग मिले हैं।
मुख्य घटक
स्मार्ट डस्ट डिवाइस में निम्नलिखित घटक होते हैं:
- सेंसर
- फोटो डिटेक्टर रिसीवर
- कॉर्नर-क्यूब रेट्रो रिफ्लेक्टर के साथ पैसिव ट्रांसमीटर
- लेजर डायोड और बीम स्टीयरिंग के साथ एक्टिव ट्रांसमीटर
- एनालॉग इनपुट/आउटपुट, सिग्नल प्रोसेसिंग (DSP या माइक्रोकंट्रोलर) और कंट्रोल सर्किटरी
- सौर सेल और थिक फिल्म बैटरी से बिजली स्रोत
स्मार्ट डस्ट motes धूल के कणों जितने छोटे होते हैं। इसलिए, ये motes लघुकरण, एकीकरण और ऊर्जा प्रबंधन प्रौद्योगिकी में विकासवादी और क्रांतिकारी दोनों प्रगति का उपयोग करने वाले उपकरणों का आदर्श उदाहरण हैं। माइक्रो-इलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम का उपयोग छोटे सेंसर, ऑप्टिकल संचार घटकों और बिजली आपूर्ति के डिजाइन के लिए किया गया है। माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स का उपयोग कम बिजली खपत के साथ महान कार्यक्षमता प्रदान करने के लिए किया जाता है।
स्मार्ट डस्ट Motes में दो प्रकार के ट्रांसमिशन होते हैं: एक्टिव और पैसिव। एक्टिव ट्रांसमिशन डिवाइस-टू-डिवाइस संचार के लिए लेजर डायोड और स्टीयरेबल मिरर का उपयोग करता है। जबकि कॉर्नर क्यूब रिफ्लेक्टर का उपयोग बेस स्टेशनों पर ट्रांसमिट करने के लिए पैसिव ट्रांसमिशन में किया जाता है।
स्मार्ट डस्ट का कार्य सिद्धांत
प्रत्येक स्मार्ट डस्ट Motes में एक माइक्रोकंट्रोलर होता है जो उसके द्वारा किए जाने वाले कार्य को निर्धारित करता है और सिस्टम के विभिन्न घटकों को बिजली आपूर्ति की निगरानी करके ऊर्जा बचाता है। माइक्रोकंट्रोलर सेंसर में से एक से सिग्नल पढ़ता है जो तापमान, परिवेश प्रकाश, कंपन, त्वरण या हवा के दबाव जैसे विभिन्न भौतिक या रासायनिक उत्तेजनाओं को मापता है। सिग्नल प्राप्त करने पर यह डेटा को प्रोसेस करता है और इसे मेमोरी में स्टोर करता है।
माइक्रोकंट्रोलर ऑप्टिकल रिसीवर को भी नियंत्रित करता है ताकि किसी के द्वारा किसी भी संचार सिग्नल की जांच की जा सके। इन संचार सिग्नल में अन्य motes से नए प्रोग्राम या संदेश होते हैं। इन संदेशों के जवाब में या अपनी पहल पर, माइक्रोकंट्रोलर कॉर्नर क्यूब रेट्रो रिफ्लेक्टर या लेजर का उपयोग करके सेंसर डेटा या किसी बेस स्टेशन या किसी अन्य mote को संदेश प्रसारित करता है।
स्मार्ट डस्ट के लाभ
स्मार्ट डस्ट तकनीक के कई संभावित और वास्तविक लाभ हैं जो पारिस्थितिक अनुसंधान, एक संगठन के भीतर इन्वेंट्री नियंत्रण, शहरी क्षेत्र के भीतर विभिन्न कार्यों और सैन्य जैसे उद्योगों की एक विस्तृत श्रृंखला में क्रांति ला सकते हैं।
- यह बुनियादी ढांचे और सिस्टम लागत को कम करता है।
- यह कर्मचारियों को कारखाने की उत्पादकता बढ़ाने में मदद करता है।
- यह कार्यस्थल पर सुरक्षा, दक्षता और अनुपालन में सुधार करता है।
- यह किसानों को समय का बेहतर प्रबंधन देता है।
- यह फसल की जरूरतों पर विचार करके निषेचन प्रबंधन में सुधार करने में मदद करता है।
- यह असेंबली लाइन से निकलने वाले दोषपूर्ण उत्पादों की मात्रा को कम करता है।
- अन्य लाभ हैं: उपकरण स्थिति निगरानी, संपत्ति निगरानी, मशीन नियंत्रण और प्रक्रिया निगरानी और नियंत्रण।
स्मार्ट डस्ट के नुकसान
- सबसे बड़ी चुनौती गोपनीयता की है जिसे ठीक से संभालने की आवश्यकता है।
- इसने कुछ अनुप्रयोगों में प्रतिकूल पर्यावरणीय समस्याएं पैदा की हैं।
- स्मार्ट डस्ट डिजाइन में सेंसर बहुत महंगे हैं और इसलिए सिस्टम की लागत अधिक हो जाती है।
- एक संभावित नुकसान हो सकता है अगर कंपनियां स्मार्ट डस्ट का उपयोग करती हैं जो रेडियोधर्मी स्रोतों से ऊर्जा खींचती है। हालांकि शोधकर्ता पुष्टि करते हैं कि इसका कोई हानिकारक प्रभाव नहीं होगा लेकिन कर्मचारी काम करने से मना कर सकते हैं।
स्मार्ट डस्ट के अनुप्रयोग
- फैक्ट्री ऑटोमेशन और केमिकल प्लांट - स्मार्ट डस्ट Motes को केमिकल प्लांट के पाइपों में रखा जा सकता है ताकि उनमें होने वाले संभावित क्षरण का पता लगाया जा सके या रसायनों के आकस्मिक रिसाव की जांच की जा सके।
- पर्यावरण और आवास निगरानी - स्मार्ट डस्ट motes को ऐसे सेंसर के साथ बनाया जा सकता है जो वातावरण में प्रदूषण के स्तर की पहचान कर सकते हैं। स्मार्ट डस्ट motes को जंगल में गिराया जा सकता है और सेंसर हमें संभावित आग की चेतावनी देंगे।
- औद्योगिक संवेदन - स्मार्ट डस्ट का उपयोग उन उद्योगों में किया जाता है जहां वायर्ड सेंसर स्थापित नहीं किए जा सकते जैसे घूर्णन मशीनें और पवन सुरंगें।
- परिवहन डोमेन - स्मार्ट डस्ट खराब मौसम की स्थिति में यातायात निगरानी और सड़क संकेत पहचान में बहुत लाभकारी हो सकता है। स्मार्ट डस्ट motes ब्रॉडकास्टर के रूप में कार्य कर सकते हैं और खराब मौसम और खराब दृश्यता के दौरान आगे सड़क संकेत के बारे में ड्राइवर को जागरूक करने के लिए कार के सिस्टम को सिग्नल प्रसारित कर सकते हैं।
- सैन्य संवेदन - स्मार्ट डस्ट दुर्गम क्षेत्रों में दुश्मन की गतिविधियों पर नजर रखने में मददगार साबित हो सकता है। वे हवा में किसी जहरीले और खतरनाक पदार्थ के रिसाव की भी जांच करते हैं।
- कृषि क्षेत्र - स्मार्ट डस्ट का उपयोग कृषि क्षेत्र में अंगूर के खेत में हवा के तापमान की निगरानी के लिए किया जा सकता है। वे पाला का पता चलने पर अलर्ट सिग्नल प्रसारित कर सकते हैं ताकि उन्हें किसी भी नुकसान से बचाया जा सके। Motes को ऐसे सेंसर के साथ भी बनाया जा सकता है जो मिट्टी के pH और लवणता की निगरानी और कब्जा कर सकते हैं।
निष्कर्ष
स्मार्ट डस्ट तकनीक के अनुप्रयोग और लाभ असीमित हैं। यह मानव मस्तिष्क द्वारा सोची जा सकने वाली जीवन के लगभग सभी क्षेत्रों में बहुत लाभकारी साबित हो सकता है। कई शोध चल रहे हैं मूल रूप से अनुप्रयोगों की व्यावहारिकता का परीक्षण करने के लिए और उन्हें जितना संभव हो उतना छोटा बनाने के लिए।
