Spur aus Staub
Ein Netz von Kleinstcomputern soll Militärbewegungen verraten, das Raumklima einstellen und Patienten helfen
Von Mario Sixtus
"Computer der Zukunft werden nicht mehr als 1,5 Tonnen wiegen", weissagte die Zeitschrift Popular Mechanics im Jahre 1949. 2004 läge eine Gewichtsprognose wohl eher im Milligrammbereich. Seit Ende der 90er Jahre arbeiten Wissenschaftler an der Vision des "Smart Dust": Unzählige, staubkorngroße Rechner sollen sich selbst organisieren, miteinander kommunizieren, ihre Umgebung mittels Sensoren wahrnehmen, Informationen untereinander austauschen und an Basisstationen senden.
Es klingt wie die Vision eines Science-Fiction-Autors, und auch die Prophezeiungen des Computerforschers Kristofer Pister könnten problemlos aus einem Hollywood-Drehbuch stammen: "2010 werden sie überall sein: autarke Single-Chip-Computer mit Sensoren, Kommunikationsmitteln, und eingebauter Energieversorgung. Festkörper ohne natürliche Zerfallsprozesse. Sie könnten sogar die Menschheit überleben." Das hört sich fast bedrohlich an und soll es vielleicht auch: Das US-Militär treibt die Entwicklung der Körnercomputer voran.I
m Jahr 1999 begannen Pister und sein Forscherkollege Randy A. Katz an der University of California Berkeley mit der Konstruktion der Liliput-Rechner. Auftraggeber war die Defense Advanced Research Agency (Darpa). Pister und Katz strebten nach autonomen Computereinheiten von der Größe eines Kubikmillimeters. Der "Golem Dust", der als bislang letztes Produkt des Projektes vorliegt, ist mit seinen rund zwölf Kubikmillimetern zwar noch um den Faktor zehn von der ursprünglichen Zielsetzung entfernt, verfügt aber immerhin bereits über Solarstromversorgung und bidirektionale Kommunikationsmöglichkeiten.
Technisch beruhen die Winzlinge auf der umgekehrten Anwendung vom Moores Gesetz. Diese, 1965 vom Intel-Mitbegründer Gordon Moore aufgestellte Regel besagt, die Anzahl von Bauelementen auf einem Computerchip verdoppelte sich in etwa alle eineinhalb Jahre. Die Auswirkungen dieses Gesetzes kennen alle PC-Käufer: Was man vor drei Jahren noch als High-End-Gerät stolz im Bekanntenkreis herumzeigen konnte, lässt sich heute kaum noch gebraucht verkaufen. Andererseits kann man Geräte herstellen, deren Rechenkraft gleich bleibt - und die mit jeder Generation kleiner werden. Und schon klingt die Grundidee erheblich weniger nach Science Fiction.
Die militärischen oder geheimdienstlichen Einsatzgebiete der Staubcomputer wären enorm: Abhörwanzen, die durchs Fenster wehen, sind so denkbar wie Sensorwolken, die biologische oder chemische Kampfstoffe aufspüren. Rollen Panzer über die Silikonspione, lassen sich aus der Belastung Schlüsse über Truppenbewegungen ziehen, Mannschaftsstärke inklusive. Versuche, Geschwindigkeit und Richtung von Fahrzeugen mit autonomen Netzen zu ermitteln und übertragen, waren erfolgreich.
Auch zivile Einsätze sind denkbar. Pister gründete 2002 das Unternehmen Dust. Es soll den cleveren Staub als Sensortechnik für die Energie- und Klimatechnik von Großgebäuden etablieren. Auch an Altenheime und Krankenhäuser denkt Pister. Dort sollen die Winzlinge das körperliche Wohlbefinden der Bewohner überwachen. Der größte Vorteil soll bei all den Einsatzgebieten in den Einsparungen der Installationskosten liegen. Statt Wände aufzubohren und Kabelschächte zu ziehen, werden wachsame Zwerge ausgestreut. Ob eine eifrige Putzkolonne dann allerdings eine komplette Gebäudeklimatisierung stoppen könnte, dazu äußert sich Pister nicht.
Der Vogelforscher John Anderson nutzt die Technik, um das Brutverhalten von Sturmschwalben zu überwachen. Statt selbst von Nest zu Nest zu robben, nutzt er die Smart-Dust-Technik, um die Gelege-Statistik bequem zu Hause zu führen. Rund um die Brutstätten verstreuten Anderson und sein Team die kleinen, selbstständigen Sensoren. Sie orten und zählen seitdem die Vögel. Zudem erfassen sie die Umgebungstemperatur sowie Luftdruck und Luftfeuchtigkeit - und übertragen all diese Daten zu einer Basisstation, die sie schließlich ins Internet speist.
Auch die Nasa ist an der Technik interessiert. Kein Wunder: Statt tagelang auf die ersten Signale eines planetaren Landegeräts zu warten, könnten die Forscher die Redundanz zum Prinzip erklären und gleich Zehntausende von Mikromessgeräten in die Marsschluchten streuen. Sollten ein paar Hundert davon versagen, würde das niemanden stören. Im Dezember 2003 hat die Nasa einen Großversuch in der Antarktis erfolgreich abgeschlossen.
Einen Schritt weiter geht der kanadische Geoinformatiker Vincent Tao. Er würde am liebsten mit stationären, mobilen und flüchtigen Messfühlern die ganze Erdoberfläche mit einem "Smart Sensor Web" überziehen, mit einer selbstorganisierenden, sensitiven und kommunizierenden elektronischen Haut. Science-Fiction? Computer haben mal mehr als 1,5 Tonnen gewogen.
Internet:
http://www.dust-inc.com
http://cens.ucla.edu
http://sensorwebs.jpl.nasa.gov
http://www-bsac.eecs.berkeley.edu/~warneke/SmartDust/
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