Άγγελος Μπλέτσας: Η τεχνολογία μπορεί να δώσει απτές λύσεις  - Κεντρική Εικόνα

Άγγελος Μπλέτσας: Η τεχνολογία μπορεί να δώσει απτές λύσεις

09 Φεβρουάριος 2015Πρόσωπα & Απόψεις

Σχετικά άρθρα

Συνέντευξη στον Γιάννη Χαραμίδη

Για δεύτερη συνεχόμενη χρονιά, το ΜΙΤ Enterprise Forum Greece και το MIT Club of Greece διοργανώνουν στα πλαίσια του κύκλου εκδηλώσεων Technologies That Matter, την εκδήλωση Internet of Things: Ευκαιρίες και Κίνδυνοι, και προσκαλούν σε συμμετοχή νέους επιχειρηματίες από το χώρο της τεχνολογίας και των επιστημών, στο Ίδρυμα Ευγενίδου, την Τρίτη 17 Φεβρουαρίου, 2015, στις 19:00. Οι συμμετέχοντες μέσα από παρουσιάσεις case studies και ανοιχτές συζητήσεις εκπροσώπων της τεχνολογίας και της επιχειρηματικής δράσης θα αναλύσουν εξελίξεις αιχμής στον τομέα του Internet of Things ανιχνεύοντας τις ευκαιρίες που δημιουργούνται αλλά και τους κινδύνους που ελλοχεύουν.

Με την ευκαιρία της εκδήλωσης μιλήσαμε με τον ομιλητή Άγγελο Μπλέτσα, αναπληρωτή καθηγητή του Πολυτεχνείου Κρήτης.

Διαβάστε αναλυτικά όλα όσα μας είπε ο κ. Μπλέτσας:

Ως αναπληρωτής καθηγητής του Πολυτεχνείου Κρήτης και έχοντας μία σημαντική εργασιακή εμπειρία σε τεχνολογικά πεδία, θα θέλαμε να μας δώσετε αφενός τον προσωπικό ορισμό σας στην έννοια «internet of things» και αφετέρου να μας δώσετε κάποια απτά παραδείγματα εφαρμογής της συγκεκριμένης τάσης τόσο σε καθημερινό όσο και σε επιστημονικό επίπεδο.

Ήδη υπάρχουν εμπορικές εφαρμογές όπου ασύρματα δίκτυα θερμοστατών ανιχνεύουν την ύπαρξη ανθρώπων στα δωμάτια ενός σπιτιού, «μαθαίνουν» τις επιθυμητές ρυθμίσεις θερμοκρασίας των ενοίκων και μπορούν να μεταδώσουν το θερμοκρασιακό προφίλ ολόκληρου του σπιτιού χιλιόμετρα μακριά, μέσω του Διαδικτύου. Ας μην ξεχνάμε επίσης κρίσιμες τεχνολογίες αισθητήρων στο σημερινό αυτοκίνητο, όπως οι αερόσακοι ή το σύστημα πέδησης (φρένων) ABS, τις οποίες όχι μόνο καθημερινώς χρησιμοποιούμε αλλά σε μεγάλο βαθμό σε αυτές βασίζουμε την ασφάλεια της ζωής μας. Μελλοντικά, η αυτοκινητοβιομηχανία θα ήθελε αυτοκίνητα χωρίς οδηγούς, τα οποία θα επικοινωνούν μεταξύ τους και θα διαμοιράζονται μαζική συλλογή δεδομένων από αισθητήρες για έγκαιρη προειδοποίηση και αποφυγή ατυχημάτων. Το όραμα αυτό δεν είναι και τόσο μακρινό, αν σκεφτούμε πως πολλά συστήματα στην σημερινή αεροναυτιλία, είναι ήδη αυτοματοποιημένα, με περιορισμένη ανθρώπινη συμμετοχή.

Θα μπορούσαμε να αναφέρουμε τις ραδιοσυχνοτικές τεχνολογίες αναγνώρισης ταυτότητας (Radio Frequency Identification-RFID) και τις σχετικές ετικέτες, οι οποίες είναι ασύρματοι πομποδέκτες χωρίς μπαταρία, με ευρεία χρήση στην εφοδιαστική αλυσίδα, στα έξυπνα εισιτήρια αλλά και στις εφαρμογές κινητού ως «ηλεκτρονικό πορτοφόλι». Τέλος, θα μπορούσα να αναφέρουμε τα ασύρματα δίκτυα συλλογής και επεξεργασίας βιολογικών σημάτων (όπως το ηλεκτρο-εγκεφαλογράφημα ή το ηλεκτρο-οφθαλμογράφημα), με πληθώρα εφαρμογών, όπως η επικοινωνία ανθρώπου-μηχανής χωρίς χρήση πληκτρολογίου, ομιλίας ή χειρονομιών.

Συνεπώς, η έννοια Internet of Things (ΙοΤ) αφορά ένα ευρύτατο και γοργά μεταβαλλόμενο σύνολο τεχνολογιών και εφαρμογών διαδικτύωσης, εστιάζοντας στους αισθητήρες του φυσικού περιβάλλοντος, στους πομποδέκτες και στα πρωτόκολλα μεταφοράς της πληροφορίας, καθώς και στην επεξεργασία και αξιοποίηση της πληροφορίας, με πιθανή μάλιστα αυτενέργεια (actuation) του ίδιου του δικτύου (π.χ. κλείσιμο του φωτός ή ρύθμιση ενός θερμοστάτη σε ένα δωμάτιο, επιβράδυνση ενός αυτοκινήτου μετά από σήμα προπορευόμενου οχήματος κλπ). Προσωπικά, πιστεύω πως η μεγάλη αλλαγή στον χώρο του IoT έρχεται από τις τεχνολογίες συλλογής ενέργειας (energy harvesting), έτσι ώστε οι αισθητήρες να λειτουργούν χωρίς μπαταρία, καθώς επίσης και από την ανάγκη για ολιστική, ενοποιημένη σχεδίαση υλικού/λογισμικού των αισθητήρων και των πομποδεκτών, ώστε να μειωθεί η συνολική κατανάλωση ενέργειας.

Μπορεί, κατά την άποψή σας η τεχνολογία με τους ρυθμούς με τους οποίους «τρέχει» να δώσει καίριες και απτές λύσεις σε καθημερινά ανθρώπινα ζητήματα. Δώστε μας κάποια παραδείγματα.

Η ερευνητική μου ομάδα ασχολείται με την φτηνή, ασύρματη διαδικτύωση φυτών, με στόχο το αποδοτικό πότισμα και την εξοικονόμηση νερού, την παρακολούθηση της υγείας μεγάλου πληθυσμού φυτών και την γεωργία ακριβείας και τέλος, την κατανόηση των μηχανισμών επικοινωνίας μεταξύ των φυτών. Ίσως να μην είναι ιδιαίτερα γνωστό ότι τα φυτά σε γενικές γραμμές διαθέτουν εξελιγμένους αισθητηριακούς μηχανισμούς του φωτός καθώς και εξωτερικών, μηχανικών παραγόντων (όπως το κόψιμο ενός φύλλου). Οι μηχανισμοί αίσθησης συνδέονται με συγκεκριμένους γενετικούς παράγοντες και συνοδεύονται από διάδοση ηλεκτρικών σημάτων με ταχύτητες της τάξης των μερικών εκατοστών ανά λεπτό, κατά μήκος του φυτού, ανάλογα με την κατασκευή του. Σκεφτήκαμε επομένως να παρακολουθήσουμε τα ηλεκτρικά σήματα που παράγουν τα ίδια τα φυτά και να εξετάσουμε π.χ. εάν μπορούμε να καταλάβουμε πότε «αναπνέουν» ή πότε «διψάνε». Για να το πετύχουμε αυτό, αναπτύξαμε φτηνή τεχνολογία ασύρματης επικοινωνίας, χρησιμοποιώντας τεχνικές ανάκλασης, όπου ο πομπός του κάθε φυτού αποτελείται μόνο από ένα τρανζίστορ-ανακλαστήρα και μία κεραία.

Η τεχνική αυτή χρησιμοποιείται στις ραδιοσυχνοτικές ετικέτες RFID και δουλέψαμε εντατικά ώστε να λύσουμε τα προβλήματα εμβέλειας της τεχνολογίας αυτής. Καταφέραμε να δικτυώσουμε ασύρματα πολλά φυτά, με κόστος μερικά Ευρώ, δεκάδες μέτρα μακριά, με ιδιαίτερα χαμηλή κατανάλωση ισχύος και μάλιστα χωρίς μπαταρία, αξιοποιώντας σύνθετες τεχνικές κωδικοποίησης, επεξεργασίας σήματος και ραδιοσυχνοτικού σχεδιασμού, κερδίζοντας μάλιστα και αρκετά βραβεία σε διεθνή συνέδρια. Η ασύρματη τεχνολογία ΙοΤ που αναπτύξαμε είναι φτηνότερη από την κλασσική/συμβατική τεχνολογία Marconi, κλιμακώνεται πιο εύκολα και ελπίζουμε να αποτελέσει ένα χρήσιμο εργαλείο για τον γεωργό, τον γεωπόνο, το βοτανολόγο, τον ερευνητή. Φανταστείτε τί μπορεί να γίνει εάν ο κάθε γεωργός μπορεί να «ακούει» με φτηνό, ασύρματο τρόπο, τί «λέει» το κάθε φυτό στην γεωργική του παραγωγή.

Με δεδομένο ότι περίπου το 80% του υδάτινου δυναμικού πηγαίνει στην γεωργία, σκεφτείτε τον οικονομικό αντίκτυπο εξοικονόμησης νερού με τεχνολογίες ΙοΤ, όπως η παραπάνω, στην λεκάνη της Μεσογείου και ειδικότερα στην χώρα μας. Επίσης, σκεφτείτε πώς μπορεί να αντιμετωπιστεί καλύτερα ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα της ανθρωπότητας (αν όχι το μεγαλύτερο) που είναι το πρόβλημα της πείνας, σύμφωνα με τον Οργανισμό Ηνωμένων Εθνών, μέσω περιβαλλοντικά φιλικών τεχνικών διαδικτύωσης IoT.

Ποιες είναι κατά την άποψή σας οι βασικές και κυρίαρχες τάσεις στον τομέα της δικτύωσης και τι να αναμένουμε στο εγγύς μέλλον; Επίσης θα θέλαμε να τοποθετηθείτε στο εάν τελικά η δικτύωση έχει ακόμη περιθώρια εξάπλωσης και ποια θα είναι τα επόμενα βήματα στο χώρο;

Θα μου επιτρέψετε στο σημείο αυτό να απαντήσω όσο πιο τεχνικά, αλλά κατανοητά, μπορώ. Το ελάχιστο ενεργειακό κόστος ενός υπολογισμού στην σημερινή εποχή των ψηφιακών συστημάτων είναι πρακτικά η ενέργεια να διατηρήσει την κατάσταση του ένας διακόπτης, η οποία κάτω από συγκεκριμένες υποθέσεις, είναι της τάξης του ln(3)kT (Joules), όπου kη σταθερά του Boltzmann και Τ η θερμοκρασία. Η σημερινή προχωρημένη τεχνολογία CMOS απαιτεί ενέργεια για ένα διακοπτικό γεγονός της τάξης των 10000 kT-100000 kT, δηλ. με την σημερινή τεχνολογία αιχμής απαιτείται 4-5 τάξεις μεγέθους περισσότερη ενέργεια από το θεμελιώδες όριο.

Παρομοίως, με βάση το θεώρημα χωρητικότητας καναλιού του Shannon, μπορούμε να υπολογίσουμε την ελάχιστη σηματοθορυβική σχέση όταν δεν υπάρχει περιορισμός στο εύρος ζώνης, ίσης με ln(2)και με απλές υποθέσεις (π.χ. απόσβεση μεταξύ πομπού-δέκτη περίπου 1 δισεκατομμύριο που πρακτικά εύκολα πετυχαίνεται) να καταλήξουμε σε ένα θεμελιώδες όριο της τάξης του 1 pJoule/bit, όταν η σημερινή τεχνολογία λειτουργεί με 10-100 nJoule/bit, δηλ. 4-5 τάξεις μεγέθους μεγαλύτερη κατανάλωση ενέργειας στον πομπό, σε σχέση με το θεμελιώδες όριο.

Συνεπώς, χρειάζεται αρκετή δουλειά για να βελτιώσουμε την ΙοΤ τεχνολογία στο κομμάτι της επεξεργασίας δεδομένων και στο κομμάτι της ασύρματης μεταφοράς δεδομένων. Το κλειδί για την επιτυχία μάλλον διαφαίνεται να είναι η ανάπτυξη νέων υλικών (π.χ. γραφένιο), η ενοποιημένη σχεδίαση υλικού και λογισμικού για όλες τις λειτουργίες ενός IoT κόμβου (αισθητήρας-sensing, πομποδέκτης/πρωτόκολλο-networking, επεξεργαστής-processing, ενεργοποιητής-actuator) και η έρευνα και ανάπτυξη τεχνικών συλλογής ενέργειας (energy harvesting), ώστε ο κάθε κόμβος να λειτουργεί χωρίς μπαταρία. Επιπλέον, θα πρέπει να δούμε αρχιτεκτονικές δικτύων οι οποίες δεν προϋποθέτουν αυστηρή ιεραρχία, ενώ μπορούν να λειτουργούν με μικρή αξιοπιστία, μεγάλου όμως αριθμού κόμβων. Επίσης, αρκετός κόσμος διαβλέπει γόνιμο ακαδημαϊκό, ερευνητικό και επιχειρηματικό πεδίο για την επιστήμη των δεδομένων (data science), τα οποία θα συλλέγονται σε μαζικές ποσότητες (big data) με βάση τις τεχνολογίες IoT. Πιθανές εφαρμογές υπάρχουν σε πληθώρα επιστημονικών περιοχών όπως η βιοτεχνολογία και η βιοπληροφορική (π.χ. ανάπτυξη φαρμάκων), η περιβαλλοντική μηχανική (π.χ. ανάπτυξη περιβαλλοντικών μοντέλων), η ασφάλεια δικτύων κ.α.

Δεν είναι λίγοι όσοι υποστηρίζουν πως η τεχνολογία πέρα από θετικά, εγκυμονεί και σημαντικούς κινδύνους. Ποια είναι η θέση σας στο συγκεκριμένο ζήτημα και ποιον θα αναφέρατε ως υπ’ αριθμόν ένα κίνδυνο;

Είναι καθαρά θέμα παιδείας – η τεχνολογία από μόνη της δεν βλάπτει,  ο τρόπος χρήσης και οι εφαρμογές της καθορίζουν το όφελος ή την ζημιά.

Νομίζω πως στις μέρες μας η τεχνολογία έχει ταυτιστεί με τον καταναλωτισμό – ενώ θα έπρεπε να ταυτιστεί με περισσότερες ευκαιρίες καλύτερης μόρφωσης. Το σημερινό Διαδίκτυο, αργά αλλά σταθερά, συμβάλει σε μια επανάσταση στον τομέα την εκπαίδευσης -  ποτέ άλλοτε δεν ήταν ευκολότερο για κάποιον να παρακολουθήσει μαθήματα από τα καλύτερα πανεπιστημιακά ιδρύματα διεθνώς, και μάλιστα δωρεάν.

Ειδικά το κομμάτι του IoT, θα έλεγα πως απαιτεί γνώσεις σε βάθος τηλεπικοινωνιών και δικτύων, αλγορίθμων και πληροφορικής, κυκλωμάτων, ηλεκτρονικής και υλικού – δηλ. απαιτεί σύνθεση γνώσεων. Στην εποχή της υπερ-εξειδίκευσης, η εκπαίδευση νέων μηχανικών με συνθετικές ικανότητες αποτελεί την μεγαλύτερη πρόκληση.

Προσωπικά, θα ήθελα να αξιοποιηθεί η τεχνολογία στην χώρα μας για την ανάδειξη της πολιτιστικής και περιβαλλοντικής μας κληρονομιάς, την προστασία του περιβάλλοντος, την γεωργική παραγωγή και την ανάπτυξη των Ελληνικών Πανεπιστημίων. Ο μεγαλύτερος κίνδυνος της τεχνολογίας ίσως είναι να την αγνοήσουμε στη χώρα μας, αγνοώντας ταυτόχρονα και τα μηνύματα των καιρών.