Старая идея

Хотя термин «радиочастотная идентификация» еще не приелся российским любителям хай-тека, сама технология была изобретена несколько десятилетий назад. Ее главный элемент — радиочастотное устройство, так называемый RFID-Tag (RFID-метка). Он включает в себя крошечный дешевый микропроцессор, маленькую память, радиоантенну. И запрограммирован на то, чтобы фиксировать определенную информацию об объекте — например, температуру, вес или просто номер. Второй элемент системы — ридер. Фактически это приемное устройство, считывающее информацию с RFID-метки. В RFID используется много разных радиочастот, но чаще всего участки диапазона 125 Кгц, 13,56 Мгц, 850-900 Мгц или 2,45 Ггц.

Маленький и дешевый RFID-ярлык, конечно, не может далеко посылать информацию. Речь идет о расстоянии от нескольких сантиметров до нескольких метров («Эксперт» в N5 за 2003 г. писал о новом поколении радиочастотных идентификаторов, изобретенных питерским ученым и предпринимателем Сергеем Ларионовым, они работают больше чем на километр, и о еще более совершенных ПАВ-маркерах, но это пока не массовый продукт). Ридер может идентифицировать более 60 меток в секунду. От ридеров вся информация стекается в компьютеры. Они — последнее звено. Там обрабатываются данные с тысяч RFID-меток.

Простой аналог RFID-системы — супермаркет. Каждый товар имеет бар-код, на кассе он считывается специальным устройством, определяется цена, а потом вся информация о продажах стекается в главный компьютер.

RFID-метки бывают двух типов — активные и пассивные. Пассивные работают только тогда, когда на них посылается сигнал. Активные имеют батарейку и записывают информацию постоянно. Они, естественно, дороже, чем пассивные. Впрочем, само понятие «дорого» для RFID не подходит. Чипы стоят несколько десятков центов. И постоянно дешевеют. В этом, собственно, и кроется одна из основных причин нарастающей популярности RFID. По прогнозам Gartner Group, к 2006 году основные RFID-чипы будут стоить дешевле пяти центов. ***Pira International ожидает, что к 2010 году одна пассивная RFID-бирка будет стоить не дороже 0,01 евро. И позволить себе такое электронное чудо сможет представитель любой индустрии. Уже сейчас мы с большой долей вероятности можем прогнозировать сферы массового применения RFID-систем.

Чип в кармане

Начать придется с вездесущей оборонки. Что творится в недрах Пентагона — известно немногим. Но косвенные данные свидетельствуют о том, что американское военное ведомство уже давно использует RFID. Так, сообщалось, что во время операции в Афганистане вооруженные силы CША разместили несколько тысяч неких радиоэлектронных меток, чтобы отслеживать передвижение боевой техники. Не обошлись без RFID и при операции в Ираке. Технологию продвигало агентство Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA). На метки и системы отслеживания всех контейнеров, связанные с 400 складами в 40 странах мира, DARPA потратила около 100 млн долларов. Кроме того, военное ведомство использовало RFID-бирки и для спасения людей. Так, в госпитале Fleet Hospital Three на юге Ирака RFID-бирки выдавали всем пациентам. На них записывался номер, статус пациента, медицинские данные. RFID-бирка позволяла следить за перемещениями больного.

Но есть факты применения этой технологии и в «мирных» целях. Смарт-карты с RFID уже используются в системах платежей, для прохода в офис, в общественном транспорте. Такие устройства есть даже в московском метро. На бесконтактную карту можно положить средства, а потом проходить через турникеты, не вынимая из кармана. Не обходится без RFID и сельское хозяйство. Голландская компания Philips продает RFID-системы для фермеров — к уху бычка прикрепляется бирка, на которой можно фиксировать его вес и ветеринарную историю. Более того, считать всю информацию о бычке, даже когда он превратится в в мясную тушу, могут в магазине или ресторане. И это только начало.

В последний год как из рога изобилия посыпались заявления о встраивании RFID-систем в самые неожиданные приборы. Мировой лидер на рынке мобильных телефонов Nokia планирует наклеивать пассивные RFID-ярлычки с уникальным номером на каждый телефон. Таким образом компания пытается обезопасить трубки как от перепрограммирования, так и от воров. По уникальной метке можно будет определить, кем, когда и в какой стране куплен телефон. В январе этого года Michelen начала встраивать RFID-метки в свои шины. На них записан уникальный номер, информация о том, где и когда шина была изготовлена, некоторые технические характеристики. С помощью новых маркеров компания собирается отладить логистику и усилить контроль за качеством своей продукции. Теперь любой прокол (в прямом и переносном смысле) будет тщательно анализироваться.

Через несколько лет без RFID не сможет, конечно же, обойтись уже ни один супермаркет. RFID-метки куда более функциональны, чем существующие штриховые бар-коды. На метку можно не только записать намного больше данных, но и сделать это быстрее, к тому же данные можно и изменять, и засекретить. А расположение метки не имеет особого значения для ридера. В Германии компания Metro уже открыла первый показательный супермаркет, где все товары помечены RFID-метками. Сканирование корзины, набитой покупками, занимает всего несколько секунд. Когда вспоминаешь толпы у касс в российских магазинах Metro, то становится ясно, насколько это важное достижение. Не собирается отставать в применении новых технологий и крупнейшая в мире сеть супермаркетов — американская Wal-Mart. Компания готовится к внедрению системы контроля движения товаров по всей логистической цепочке с помощью RFID-меток. Она уже договорилась с сотней поставщиков, которые будут метить товары. Один из них — Gillette. Там уже начали метить каждую упаковку бритв и лезвий. «Мне кажется, расходы на RFID в ближайшее время превзойдут траты на ’Проблему 2000’, — говорит представитель исследовательской компании AMR Research Петер Абел. — Я предчувствую инвестиционный бум в этой сфере».

Долгое время распространению RFID препятствовало отсутствие стандартов. Однако сейчас эту проблему успешно преодолевает группа AutoID, базирующаяся в Массачусетсcком технологическом институте (MIT). Создана она была в 1999 году для разработки стандартов электронного продуктового кода и торговых систем на его базе. Недавно о своей поддержке группе объявили две авторитетные международные организации по разработке стандартов и кодов для торговли — Uniform Code Council (UCC) и European Article Number (EAN). А 10 июня в AutoID вступил гранд мировой индустрии программного обеспечения — Microsoft. Его руководство полагает, что внедрение RFID-меток произведет революцию в рознице.

Согласно последней концепции (именно ее активно продвигает Microsoft), на RFID-чипе будет записываться только уникальный код-метка товара, а вся информация о его состоянии и движении будет находиться в компьютере. Уже утвержден стандарт на 96-битный код товара. Этого будет достаточно, чтобы идентифицировать 268 млн производителей, каждый из которых выпускает более миллиона различных продуктов.

Не прячьте ваши денежки

Розовое будущее RFID радует далеко не всех. От возможности следить за товарами вполне можно перейти к тотальному надзору за покупателем. Первый крупный скандал в мире RFID разразился именно на этой почве.

Известный революционер в сфере моды — итальянская компания Benetton выпустила весной этого года первую партию одежды с встроенными RFID-чипами. Компания хотела создать систему слежения за продвижением каждой вещи из коллекции в пяти тысячах магазинах по всему миру. Но покупатель воспринял инициативу Benetton иначе. в сознании и европейцев, и американцев сразу всплыл образ оруэлловского Большого Брата. Американцы призвали бойкотировать продукцию Benetton по всему миру. Итальянцы тут же отказались от RFID.

Оправдываться пришлось не только Benetton, но и непосредственному производителю RFID-меток — компании Philips. «Это не технология GPS (система слежения за объектами со спутника. — ’Эксперт’). RFID-ярлык может хранить информацию только о продукте, а не о человеке, который его использует», — заявил вице-президент Philips Semiconductors Кристоф Дюверн. Кстати, после весеннего скандала Philips объявил, что его RFID-чипы будут теперь выходить из строя, как только с них будет считана необходимая информация.

Тем не менее дискуссия на тему слежения за потребителем лишь усиливается. На сайте с выразительным названием http://www.nocards.org собрались противники чиповых меток. Сайт этот принадлежит американской ассоциации борцов с RFID-ярлыками — Consumers Against Supermarket Privacy Invasion and Numbering (CASPIAN).

Действительно, есть о чем беспокоиться. Представим, что идеи RFID-ярлыков воплотятся в жизнь. Обыкновенные «ворота» в аэропортах, которые сейчас оборудованы только прибором для обнаружения металлических предметов, с помощью ридеров можно превратить в устройство тотальной идентификации. Представьте, в самолет садится некий гражданин. Он проходит через «ворота», и пограничник видит, что перед ним Иван Петров, 1970 года рождения, рост — 180, глаза серые, не судим, прописан в Москве (RFID-чип в паспорте); на нем рубашка Benetton, джинсы Levi`s, кроссовки Reebok (RFID-бирки на одежде), бреется он лезвием Gillette (маркированный станок лежит в сумке); на счету у г-на Петрова 6000 евро (RFID на карточке Visa), а в кармане — еще 500. Последнее — уже не футуристическая фантазия. По нашей информации, с 2005 года RFID-чипы начнут имплантировать в евробанкноты. О таких разработках некоторое время назад упоминал Европейский центральный банк. Технически это возможно уже сейчас. Японская компания Hitachi продемонстрировала микросхему, идеально подходящую для маркировки банкнот — диаметр 0,4 млм при толщине 60 микрон. А значит, любой человек, имеющий ридер, может запросто определить, сколько евро в кошельке или чемодане у соседа. Получается, что ридер сильно облегчит жизнь не только правоохранительным органам, но и карманникам. Да и чудо-ворота можно вмонтировать в любую входную дверь, что обеспечит слежку за каждым входящим.

«По отдельности все эти сведения -. номера телефонов, записи о покупках, месторасположение автомобиля — особой опасности не представляют. Но соберите их вместе — и получите всю мою жизнь», — говорит Дэвид Хольцман, бывший технологический директор компании Network Solutions. Что уж говорить о тех разновидностях RFID-чипов, которые имеют антенну, настроенную на систему GPS (их использует, например, DHL). Бирки с антенной, конечно, намного дороже, чем простые радиочастотные, но при желании их тоже можно незаметно прикрепить «куда надо». И уж тогда за нами будут следить постоянно.

Ad-hoc-вычисления

Этическими проблемами лидеры компьютерной индустрии, судя по всему, не сильно обеспокоены. За идею RFID они ухватились сразу же, как только поняли, какой поток данных пойдет от радиометок к их малозагруженным процессорам.

Многие годы серьезной проблемой для микропроцессорной и, как следствие, для компьютерной индустрии было то, что процессор функционирует лишь 20% рабочего времени. И все потому, что за быстрым процессором не могут угнаться ни сравнительно медленная память, ни «заторможенные» внешние устройства. Более 80% времени уходит на то, что процессор ожидает от них ответа на свой запрос. И одним лишь грубым наращиванием тактовой частоты процессора желаемых результатов уже не добиться. Производительность компьютера растет все медленнее.

Теоретическое решение этой проблемы найдено — уже несколько десятилетий ученые активно разрабатывают идею распараллеливания вычислений. Чтобы процессор, ожидая ответа на запрос по одному процессу, не стоял, а «считал» следующий. Но искусственно распараллелить поток вычислений архисложно. Меж тем сразу в нескольких сферах бизнеса в последние годы появились непрерывные, независимые друг от друга потоки данных. Например, сведения о звонках по сотовому телефону (в сети оператора одновременно могут разговаривать тысячи человек) или данные о платежах по пластиковым карточкам. Их-то и можно обрабатывать параллельно. Никто не сомневается, что массу независимых данных, которые можно считать параллельно, генерирует и применение RFID. Введи бирки — и многопотоковость будет реально востребована и задействована. Недаром в альянс Auto-ID вступил Sun Miсrosystems, один из ведущих разработчиков систем параллельных вычислений. А глава Sun Скотт Макнилли уже повесил RFID-метку на ухо своей любимой собаки.

Корпорация Intel в разработке нынешних RFID-чипов активного участия не принимает, она пошла еще дальше — у нее есть новая концепция гетерогенных сенсорных сетей, в которой без радиочастотной идентификации не обойтись.

Разработкой сенсорных сетей занялись в Intel три года назад, когда директором по исследованиям группы корпоративных технологий стал Дэвид Тенненхауз. Пришел он из «оборонки» — с поста главы подразделения информационных технологий DARPA, где разрабатывал идею «проактивных вычислений». «Сейчас общение с компьютером — процесс интерактивный. Вы что-то набираете на клавиатуре или подаете сигналы мышкой, джойстиком, а компьютер выдает некий результат, ответ, — пояснил ’Эксперту’ вице-президент группы корпоративных технологий Intel Фрэнк Спиндлер. — В будущем вычислительный процесс должен стать проактивным, то есть появится сенсорная сеть — сотни и тысячи маленьких компьютеров, которые будут выполнять множество самых разных функций и взаимодействовать друг с другом, как с участием человека, так и без него».

Первичный элемент сенсорных сетей — так называемые пылинки (motes). На взгляд «Эксперта», это своеобразный, серьезно усовершенствованный RFID-чип. Кроме памяти, антенны и батарейки, как у нынешних RFID-меток, motes еще содержат микроскопический компьютер и определенные датчики. «Пылинки» эти не просто регистрируют состояние окружающего мира, но и действуют по-разному — в зависимости от показаний своих сенсоров. В отличие от существующих RFID-чипов они наделены способностью «думать» и самостоятельно общаться с другими «пылинками».

Созданные на базе «пылинок» сенсорные сети работают в парадигме ad hoc (что означает «специальный, созданный для данной цели»). В зависимости от каждой новой задачи одни и те же «пылинки» могут объединяться в новые сети, а затем фиксировать и обрабатывать разные данные.

Пока «пылинки» Intel достаточно крупные — площадь сенсора-прототипа составляет 5-6 кв. см, но исследователи из Berkly University, с которыми Intel плодотворно сотрудничает, надеются, что в ближайшем будущем им удастся создать сенсор в объеме 1 куб. мм. Пока «критический» элемент сенсора — источник питания. Минимизировать его не удается.

Сейчас сенсоры-прототипы проходят испытания в «опытных» зонах. Так, они контролируют созревание винограда в Калифорнии, передавая на компьютер фермера информацию о температурном, влажностном и прочих режимах, и следят в заповеднике за птичьими стаями. Но перспективы, с точки зрения руководства Intel, намного шире.

В качестве наиболее очевидных областей применения ad hoc-сетей эксперты называют экологию и службы спасения: над большими лесными массивами с самолетов разбрасываются крошечные пылинки-сенсоры; в зависимости от заданных параметров они могут отслеживать возникновение лесных пожаров либо маршрут заблудившейся туристической группы, а полученные данные передавать по самоорганизованной беспроводной сети в диспетчерский центр.

«Сенсорные сети могут следить за созреванием урожая, за состоянием климата в производственных и общественных помещениях и т. п. — таково видение Intel. Возможно, наша концепция сенсорных сетей не реализуется именно так, как мы видим сейчас. Но в мире все равно возникнут самоорганизующиеся сети, базирующиеся на тысячах детекторов, — уверен Фрэнк Спиндлер. — А мы попытаемся довести идею до индустриальной стадии».

Всемогущие «пылинки» будут передавать информацию о нас без нашего ведома. Intel они видятся встроенными и в мебель, и в предметы домашнего обихода, и в стены офисных зданий. И функции у них на первый взгляд самые благородные — следить за влажностью, температурой, экологией. Но в качестве инструмента слежки и тотального контроля они будут намного эффективнее, чем нынешние примитивные RFID-чипы.