Sensor Netzwerke und KI-Methoden

Mt zunehmender Miniaturisierung von elektronischen Systemen, die für die sensorische Datenerfassung und die aktuatorische Steuerung eingesetzt werden - Cyber Physical Systems (CPS) - gewinnen Sensornetzwerke in der Wissenschaft und Technik immer mehr an Bedeutung.

Es gibt Forschungsaktivitäten im Bereich der Kommunikation, Datenakquisition und verteilte Datenverarbeitung, die in Sensor- und Aktuatornetzwerken hoher Dichte und feiner Granularität benötigt werden.

Dabei wird ein wesentlicher Beitrag vom Schaltkreis und SoC-Entwurf geleistet, um der zunhemenden Komplexität bei gleichzeitig starker Verkleinerung der Baugröße und Energieaufnahme gerecht zu werden.

Robustheit in solchen Netzwerken nimmt eine zentrale Fragestellung ein, die mit "intelligenter" Nachrichtenvermittlung realisiert und verbessert werden soll. Dabei muß die zugrunde liegende Algorithmik aber noch auf Schaltkreise abgebildet werden können, was einfache aber dennoch leistungsstarke Protokollebenen erfordert.

Ein Beispielsszenario ist in Abbildung Figure 7 gezeigt, wo verschiedene Netzwerkknoten unterschiedlicher Rechenleistung und Speicherkapazität in einem irregulären Netzwerk miteinander verbunden sind. Um ein Nachricht an einen Zielknoten zu senden, muß ein Delta-Distanzvektor angegeben werden. Eine Nachrciht wird anhand dieser topologischen Informationen durch die anderene Knoten auf dem Pfad weitergereicht (delta-distance-vecotr routing).

Die fehlenden Verbindungen - technisch bedingt oder aufrgund von Fehlern/Ausfällen resultierend - müssen durch die Netzwerkkommunikation eigenständig umgangen werden, um Nachrichten zuverlässig zustellen zu können.

Algorithmen aus dem Bereich der Künstlichen Intelligenz (KI) können einen wesentlichen Beitrag für den Entwurf von robusten verteilten Datenverarbeitungssystemen und dem Energiemanagement liefern. "Smartes" Energiemanagement ermöglicht den Entwurf von selbst-versorgenden Sensorknoten und ist eine Voraussetzung für hoch-miniaturisierte Sensorische Materialien.