Τηλεχειριστήρια του μέλλοντος

[Κασσάνδρα]

Έφτασαν τα MEMS, τα τηλεχειριστήρια του μέλλοντος, που μπορούν να καταλαβαίνουν και να εκτελούν τις εντολές μας.

Στα παραμύθια, αρκεί το άγγιγμα ενός μαγικού ραβδιού και κάθε επιθυμία γίνεται πραγματικότητα. Σήμερα μπορούμε να κάνουμε το ίδιο με ένα τηλεχειριστήριο νέας γενιάς. Αρκεί να το κρατήσουμε με το χέρι μας και να σχεδιάσουμε στον αέρα ένα «4», για παράδειγμα. Και να που το κινητό μας φωτίζεται και καλεί αυτόματα τον τέταρτο αριθμό του τηλεφωνικού καταλόγου μας ή το στερεοφωνικό διαχέει στο χώρο τις νότες του τέταρτου κομματιού του cd. Δεν πρόκειται για χάι τεκ παραμύθι αλλά για πραγματικότητα που είναι εφικτή χάρη στην ολοκαίνουρια τεχνολογία των MEMS (Micro Electro Mechanical Systems - ΜικροΗλεκτροΜηχανικά Συστήματα). Αυτά τα σύγχρονα μαγικά ραβδιά επιτρέπουν πλήθος εφαρμογών: δημιουργούν οπτικές προβολές, καθοδηγούν ρομπότ, καταγράφουν τις κινήσεις και τις μετατρέπουν σε οδηγίες, ενώ για το χειρισμό τους αρκεί ένα άγγιγμα των δαχτύλων. Παρ’ όλο που η ιστορία τους είναι πολύ πρόσφατη, η ανάπτυξή τους είναι εντυπωσιακή.

Σήμερα φοράς γόβες στιλέτο
Μία από τις πρώτες εφαρμογές ήταν ένας μετρητής πίεσης που φτιάχτηκε από την εταιρεία προϊόντων υψηλής τεχνολογίας Honeywell στις ΗΠΑ τη δεκαετία του ’80. Το 1988 δημιουργήθηκε ένα ηλεκτρικός μικροκινητήρας στο Πανεπιστήμιο Μπέρκλεϊ της Καλιφόρνια, ενώ στα μέσα της δεκαετίας του ’90 η Texas Instruments δημιούργησε MEMS που έθεταν σε λειτουργία κάποια μικροκάτοπτρα. Σε αυτή την τεχνολογία βασίζονται σήμερα πολλοί βιντεοπροβολείς. Πιο κρίσιμες εφαρμογές συναντάμε στον τομέα των «επιταχυνσιόμετρων», συσκευών όπως οι αισθητήρες των αερόσακων, οι οποίοι αποτυπώνουν τις επιταχύνσεις χάρη σε μικροβαρίδια που ταλαντεύονται κολλημένα σε μικροσκοπικά ελατήρια.

Επίσης υπάρχουν κινητά τηλέφωνα που χάρη στα MEMS «ελέγχουν» την ταυτότητα του ιδιοκτήτη τους. Μπορούν να τον αναγνωρίσουν από τις κινήσεις του χεριού του ή από τον τρόπο που περπατά. Μάλιστα το κινητό μπορεί να σβήσει αν, για παράδειγμα, καταλάβει ότι το χρησιμοποιεί κάποιος άλλος. Από την ανάλυση των κραδασμών, το κινητό μπορεί να μετρήσει τα βήματα του ιδιοκτήτη, να υπολογίσει πόση απόσταση έχει διανύσει, να διακρίνει αν περπατά με σωστό τρόπο και αν φορά παπούτσια με ψηλό τακούνι ή σαγιονάρες. Μπορεί επίσης να καταλάβει αν κάποιος αντιμετωπίζει κάποια δυσκολία· έτσι είναι χρήσιμο για την επιτήρηση παιδιών και ηλικιωμένων.

Τηλεφώνημα στον αέρα
Με τα MEMS μπορούν να εκτελεστούν και άλλες νοηματικές εντολές. Υπάρχει ήδη ένα κινητό ο χειρισμός του οποίου γίνεται με χτυπήματα των δαχτύλων. Με ένα χτύπημα στο πάνω μέρος ξεκινά ή σταματά η μουσική, ενώ με ένα χτύπημα στο πλάι πηγαίνουμε μπροστά ή πίσω. Υπάρχουν επίσης κινητά που καταλαβαίνουν τις κινήσεις μας. Στη Νότια Κορέα διατίθεται ένα κινητό που αναγνωρίζει τις κινήσεις και συνδυάζει κάθε χειρονομία με ένα νούμερο του τηλεφωνικού καταλόγου. Για παράδειγμα, ο ιδιοκτήτης «σχεδιάζει» ένα 4 στον αέρα και το τηλέφωνο καλεί το τέταρτο νούμερο του τηλεφωνικού καταλόγου. Ο ιδιοκτήτης μπορεί να επιλέξει τις κινήσεις που προτιμά και να τις καταγράψει στο κινητό, όπως ακριβώς γίνεται με τις φωνητικές εντολές.

Όμως τα MEMS δεν υπάρχουν μόνο στα κινητά. Χρησιμοποιούνται και στα βιντεοπαιχνίδια, όπως στην καινούρια παιχνιδομηχανή Wii της Nintendo. Θα μπορούσαν ακόμα και να φορεθούν, για να εκπαιδεύσουν αθλητές και στρατιώτες. Έτσι, μπορούν να καταγραφούν οι κινήσεις ενός μαθητή, για παράδειγμα ενός χορευτή, και να συγκριθούν με τις κινήσεις του δασκάλου. Αν εγκατασταθούν σε φορητούς υπολογιστές, τα MEMS παρέχουν μια χρήσιμη προστασία από τις κλοπές και τις πτώσεις.

Στην πρώτη περίπτωση, το κομπιούτερ καταλαβαίνει αν κάποιος προσπαθεί να το κλέψει, γιατί τα MEMS καταγράφουν ακόμα και τις απειροελάχιστες κινήσεις. Στη δεύτερη περίπτωση, το MEMS καταλαβαίνει αν ο υπολογιστής πέφτει και τότε οι κεφαλές που διαβάζουν το σκληρό δίσκο θα επιστρέφουν σε ασφαλή θέση. Η τεχνολογία από μόνη της κοστίζει ελάχιστα· ένα MEMS δεν στοιχίζει κατά μέσο όρο περισσότερο από 1 ευρώ, και μπορεί να εφαρμοστεί σε όλα τα προϊόντα που διαθέτουν σκληρό δίσκο.

Ακριβώς πάνω στο δρόμο
Στα αυτοκίνητα, αντίθετα, τα MEMS χρησιμεύουν για τη μέτρηση της επιτάχυνσης και τη βελτίωση της θέσης οδήγησης. Αυτό το είδος εφαρμογής είναι χρήσιμο και για τις οικιακές ηλεκτρικές συσκευές: στα πλυντήρια τα MEMS επιτρέπουν την ενεργοποίηση ενός συστήματος που μειώνει τους κραδασμούς και έτσι εξοικονομείται ενέργεια. Επιπλέον, χάρη στην ανάλυση των κραδασμών προλαμβάνονται οι βλάβες. Αυτό ισχύει και για τις μεγάλες βιομηχανικές συσκευές, όπως τους εναλλακτήρες των εργοστασίων ηλεκτροπαραγωγής.

Επιστρέφοντας στα αυτοκίνητα, με τα MEMS μπορούν να δημιουργηθούν συστήματα που καταλαβαίνουν αν το όχημα στρίβει ή αν είναι φορτωμένο, κατευθύνοντας τα φώτα πάνω στο ακριβές ίχνος του δρόμου. Θα επιτρέψουν επίσης τη δημιουργία «μαύρων κουτιών», τα οποία θα καταγράφουν όλες τις επιταχύνσεις του οχήματος και σε περίπτωση ατυχήματος θα βοηθούν στην ανασύνθεση των γεγονότων.

Ιατρικά εργαστήρια μιας χρήσης
Τα MEMS μπορούν επίσης να ενσωματωθούν και να συμπληρώσουν τα συστήματα πλοήγησης GPS στις περιοχές όπου δεν υπάρχει δορυφορική κάλυψη, όπως μέσα σε ένα τούνελ ή σε κάποια απομονωμένη περιοχή. Μέσω των επιταχύνσεων, ανασυνθέτουν την κίνηση και συνάγουν τη θέση. Αυτή η εφαρμογή είναι επίσης χρήσιμη και για τα ρομπότ, στις βιομηχανίες ή στο σπίτι. Μπορούμε να φανταστούμε μια αυτόματη μηχανή του γκαζόν ή μια ηλεκτρική σκούπα που κινείται αυτόνομα και πηγαίνει μόνη της στη βάση για να φορτιστεί. Όλες αυτές οι εφαρμογές είναι δυνατές χάρη στα επιταχυνσιόμετρα, τα οποία είναι ευαίσθητα στις γραμμικές επιταχύνσεις, και στα γυροσκόπια, που είναι ευαίσθητα στις περιστροφές. Υπάρχουν όμως και άλλα είδη MEMS. Οι εκτυπωτές injekt, για παράδειγμα, χρησιμοποιούν MEMS για να ψεκάζουν μικροσκοπικές σταγόνες μελανιού, σε διαστάσεις που μπορούν να συγκριθούν με 1 πικολίτρο (1 δεκάκις εκατομμυριοστό μιας κανονικής σταγόνας).

Μια εφαρμογή με ταχεία ανάπτυξη είναι τα Lab on a chip, που είναι πραγματικά εργαστήρια αναλύσεων «μιας χρήσης», τα οποία ήδη χρησιμοποιούνται σε όλο τον κόσμο για αιματολογικές αναλύσεις. Η λειτουργία τους είναι απλή: παίρνουμε μία σταγόνα αίματος και την τοποθετούμε στο κύκλωμα. Ένα MEMS που αποτελείται από μικροαντλίες παίρνει το αίμα και το κατευθύνει προς πολλές μικρές κυψέλες, καθεμία από τις οποίες είναι ευαίσθητη σε ένα συγκεκριμένο τμήμα του DNA ή σε μια πρωτεΐνη. Η ανάλυση μπορεί να γίνει σε λίγες ώρες και με αυτό τον τρόπο να εντοπιστεί ένα συγκεκριμένο βακτήριο.

Μικροκινητήρες υδρογόνου
Καθώς κοστίζουν ελάχιστα, τα MEMS έφτασαν να απειλούν ακόμα και τα κουάρτζ ρολόγια, κυρίως για τη μέτρηση του χρόνου στους σύγχρονους υπολογιστές. Κάθε χρόνο πωλούνται δισεκατομμύρια κρύσταλλοι χαλαζία για την κατασκευή ρολογιών, σε μια αγορά της τάξης του 1 δισεκατομμυρίου ευρώ το χρόνο. Κάθε κρύσταλλος κοστίζει περίπου 0,3 ευρώ. Μπορούν όμως να δημιουργηθούν MEMS εξοπλισμένα με παλλόμενα στοιχεία που θα μετρούν το χρόνο, τα οποία θα κοστίζουν ακόμα λιγότερο. Τέλος, με τα MEMS μπορούν επίσης να κατασκευαστούν συσκευές που αυτοφορτίζονται.

Μελετώνται, για παράδειγμα, μικρομετρητές πίεσης, ενσωματωμένοι στις ρόδες των αυτοκινήτων, που αυτοτροφοδοτούνται αξιοποιώντας τους κραδασμούς των ελαστικών. Με την ενέργεια που λαμβάνουν, στέλνουν τα στοιχεία των μετρήσεων στο ταμπλό του οχήματος. Στο MIT της Βοστόνης στις ΗΠΑ μια ομάδα ερευνητών δουλεύει πάνω σε μια μικροτουρμπίνα για την τροφοδοσία υπολογιστών και κινητών. Σύμφωνα με τους ερευνητές θα είναι έτοιμη μέχρι το τέλος του χρόνου και θα είναι καλύτερη από τις μπαταρίες. Θα αποτελείται από εκατοντάδες εξαρτήματα, με διαστάσεις περίπου 1 εκατοστό, και θα καίει υδρογόνο για να παράγει ισχύ της τάξης των 10 βατ. Σε σύγκριση με μια κανονική μπαταρία ίσου βάρους θα διαρκεί δέκα φορές περισσότερο και θα κάνει περίπου 20.000 περιστροφές το δευτερόλεπτο, δηλαδή 10 φορές παραπάνω από έναν κινητήρα τζετ.

http://www.focusmag.gr