Коллектив Авторов - Цифровой журнал «Компьютерра» № 177

Иными словами, концепция гораздо ближе к технологии «умной пыли», разрабатываемой при участии DARPA, чем к принципам «умного дома». Агентство перспективных оборонных исследований США упомянуто не случайно. Компания Freescale давно производит специфические высокоинтегрированные решения для военного применения. Такой подход позволяет повысить надёжность узлов, обеспечить резервирование ключевых компонентов и снизить их энергопотребление.

Недавно компания Freescale представиласамый миниатюрный из серийно выпускаемых чипов «всё в одном». При размере 2,0х2,0×0,4 мм микросхема Kinetis KL02 занимает на 25 процентов меньше места на печатной плате и имеет на 60 процентов больше выводов, чем ближайшие аналоги.

Чип состоит из 32-разрядного процессора ARM Cortex серии M0+, работающего на частоте 48 МГц, ячеек флэш-памяти общим объёмом 32 Кб и 4 Кб ОЗУ. Постоянная и оперативная память имеют защиту для предотвращения несанкционированного доступа. Также в микросхему интегрированы два двухканальных 16-разрядных таймера, часы реального времени, термодатчик, 12-разрядный АЦП и компаратор с шестиразрядным ЦАП. Из интегрированных беспроводных интерфейсов возможны Zigbee или версии Bluetooth и Wi-Fi с малым энергопотреблением.

Диапазон рабочих температур микросхемы составляет от -40°С до +85°С (кратковременно – до 105°С). Допустимая температура и оптимальное потребление энергии поддерживаются гибкой схемой адаптивного переключения режимов. Фактически это означает, что в реальных условиях чип не потребует охлаждения.

Корпусирование этих интегральных схем производится методом CSP (Chip scale package), предложенного более десяти лет назад разработчиками из Fujitsu, Hitachi и Mitsubishi. Расположение всех компонентов в одном корпусе резко сокращает габариты и потери энергии, но приводит и к некоторым негативным эффектам. Главный из них – снижение электромагнитной совместимости из-за возрастания уровня помех.

Для снижения наводок в таком микроскопическом объёме применяются уже известные решения. Например, для экранирования электрического поля Freescale размещает вокруг флэш-памяти миниатюрные аналоги клеток Фарадея.

Использовать микросхемы серии Kinetis можно десятками способов – от учёта товара до медицинского применения. Последний вариант близок к идеям трансгуманизма, выраженным в наиболее реалистичной форме.

Большинство лекарственных средств назначаются курсом, а некоторые из них – пожизненно. Периодические действия трудно контролировать по памяти, поэтому про очередной приём лекарства порой забывают. Нередки и случаи самостоятельной отмены на фоне временного улучшения.

Исправить ситуацию поможет альтернативный способ введения препаратов, независящий от действий больного. Курсовая доза разбивается на сотни и тысячи микрокапсул, которые вшиваются под кожу вместе с управляющей схемой.

Такой вариант пролонгированного воздействия был придуман давно, однако только с появлением новых микросхем он стал максимально близок к этапу практической реализации. Теперь чип может не только отдавать команды на высвобождение очередной дозы по таймеру, но и выполнять ряд других важных функций — Например, передавать информацию об оставшемся количестве лекарства по беспроводному каналу, выполнять мониторинг температуры, частоты сердечных сокращений или даже концентрации выбранного вещества в крови и других биологических жидкостях.

Разумеется, варианты способа применения не ограничиваются вшиванием, а помимо лечения заболеваний умные имплантаты можно использовать гораздо шире: повышать адаптационные возможности организма, предупреждать об опасных изменениях состояния и внешних факторах, выполнять раннюю диагностику и улучшать качество жизни другими способами.

Остаётся решить ряд специфических задач, главной из которых считается питание микросхемы. Помещать источник энергии в тело пациента – не слишком заманчивая перспектива (вспомните, к примеру, кардиостимуляторы). Другое дело – обеспечить непосредственную выработку энергии за счёт постоянных физических процессов. Это может быть растяжение/сжатие, механические колебания или разность температур.