سیستم بی سیم ساده و مقیاس پذیر از حسگر آلودگی از برچسب های RFID
محققان آزمایشگاه رسانه ای MIT ، یک سیستم بی سیم را تولید کرده اند که برچسب های RFID ارزان قیمت که قبلاً در صدها میلیارد محصول وجود دارد ، به منظور آلودگی مواد غذایی احتمالی — بدون نیاز به اصلاحات سخت افزاری ، استفاده می کند. محققان امیدوارند با استفاده از سیستم ساده و مقیاس پذیر ، تشخیص ایمنی مواد غذایی را برای عموم مردم به ارمغان بیاورند.
حوادث ایمنی مواد غذایی در طول دو دهه گذشته باعث ایجاد عناوین در سراسر جهان برای ایجاد بیماری و مرگ و میر شده است. به عنوان مثال ، در سال 2008 ، 50،000 نوزاد در چین پس از خوردن فرمول شیرخوار با ملامین ، یک ترکیب آلی مورد استفاده برای ساخت پلاستیک ، که در غلظت های بالا سمی است ، در بیمارستان بستری شدند. در ماه آوریل ، بیش از 100 نفر در اندونزی در اثر نوشیدن الکل آلوده ، با بخشی از متانول ، یک الکل سمی که معمولاً برای رقیق کردن مشروبات فروشی در بازارهای سیاه در سراسر جهان استفاده می شود ، جان خود را از دست دادند.
سیستم محققان موسوم به RFIQ ، خواننده ای را شامل می شود که تغییرات دقیقه ای در سیگنال های بی سیم ساطع شده از برچسب های RFID را هنگام تعامل سیگنال ها با غذا حس می کند . برای این مطالعه ، آنها بر روی فرمول و الکل کودک متمرکز شدند ، اما در آینده ، مصرف کنندگان ممکن است خواننده و نرم افزار مخصوص به خود را برای انجام سنجش ایمنی مواد غذایی قبل از خرید تقریباً هر کالایی داشته باشند. محققان می گویند ، این سیستم ها همچنین می توانند در اتاق های پشتیبان سوپر مارکت ها یا در یخچال های هوشمند پیاده سازی شوند تا به طور مداوم برچسب RFID پینگ شود تا به طور خودکار فساد مواد غذایی را تشخیص دهد.
این فناوری به این واقعیت وابسته است که تغییرات خاصی در سیگنالهای منتشر شده از برچسب RFID با مقادیر آلاینده های خاص در آن محصول مطابقت دارد. یک مدل یادگیری ماشینی آن همبستگی ها را "یاد می گیرد" و با توجه به ماده جدید می تواند پیش بینی کند که این ماده خالص است یا رنگ آمیزی شده و در چه غلظت است. در آزمایشات ، سیستم فرمول کودک را که با 96? دقت ملامین پوشیده شده بود ، شناسایی کرده و الکل را با استفاده از متانول با دقت 97? رقت کرد.
فاضل ادیب ، استادیار آزمایشگاه رسانه ، می گوید: "در سال های اخیر ، خطرات زیادی در رابطه با مواد غذایی و نوشیدنی ها وجود داشته است که اگر همه ما ابزارهایی برای احساس کیفیت و امنیت مواد غذایی خود داشته باشیم ، می توان از آنها جلوگیری کرد." در مقاله ای که سیستم را توصیف می کند ، که در کارگاه ACM درباره موضوعات داغ در شبکه ها ارائه می شود. "ما می خواهیم کیفیت و ایمنی مواد غذایی را دموکراتیک کنیم و آن را به دست همگان بیاوریم."
نویسندگان این مقاله عبارتند از: postdoc و نویسنده اول Unsoo Ha ، postdoc Yunfei Ma ، محقق بازدیدکننده Zexuan Zhong ، و مهندسی برق و دانشجوی کامپیوتر فارغ التحصیل Tsu-Ming Hsu.
قدرت "اتصال ضعیف"
سنسورهای دیگری نیز برای کشف مواد شیمیایی یا فساد مواد غذایی ایجاد شده است. اما این سیستم ها کاملاً تخصصی هستند ، که در آن سنسور با مواد شیمیایی روکش شده و برای تشخیص آلودگی های خاص آموزش دیده است. در عوض ، محققان آزمایشگاه رسانه هدفمندتر برای سنجش وسیع تر هستند. ادیب می گوید: "ما این تشخیص را صرفاً به سمت محاسبات منتقل کردیم ، در آنجا می خواهید از همان سنسور بسیار ارزان برای محصولاتی استفاده کنید که متفاوت از الکل و فرمول کودک است."
برچسب های RFID برچسب هایی با آنتن های کوچک و با فرکانس فوق العاده بالا هستند. آنها به محصولات غذایی و اقلام دیگر می آیند و هر کدام حدود سه تا پنج سنت هزینه دارند. به طور سنتی ، یک دستگاه بی سیم به نام یک خواننده ، برچسب را پینگ می کند ، که یک سیگنال منحصر به فرد حاوی اطلاعات مربوط به محصولی که در آن گیر کرده است را روشن و منتشر می کند.
سیستم محققان این واقعیت را نشان می دهد که ، هنگامی که برچسب های RFID روشن می شوند ، امواج الکترومغناطیسی کوچکی که از آنها ساطع می شود ، به داخل مسافرت می روند و توسط مولکول ها و یونهای محتویات موجود در ظرف تحریف می شوند. این فرآیند به عنوان "اتصال ضعیف" شناخته می شود. اساساً ، اگر خاصیت ماده تغییر کند ، خواص سیگنال را نیز انجام دهید.
یک مثال ساده از اعوجاج ویژگی با یک ظرف هوا در مقابل آب است. اگر یک ظرف خالی باشد ، RFID همیشه در حدود 950 مگا هرتز پاسخ خواهد داد. اگر آب پر شود ، آب مقداری از فرکانس را جذب می کند و پاسخ اصلی آن تقریباً در حدود 720 مگا هرتز است. اعوجاج ویژگی ها با مواد مختلف و آلاینده های مختلف به مراتب ریزتر می شوند. هاگ می گوید: "این نوع اطلاعات می تواند برای طبقه بندی مواد استفاده شود ... [و] ویژگی های مختلفی را بین مواد ناخالص و خالص نشان می دهد."
در سیستم محققان ، یک خواننده سیگنال بی سیم را منتشر می کند که برچسب RFID را در یک ظرف غذایی قدرت می دهد. امواج الکترومغناطیسی به داخل مواد داخل ظرف نفوذ کرده و با دامنه تحریف شده (قدرت سیگنال) و فاز (زاویه) به خواننده باز می گردند.
هنگامی که خواننده ویژگی های سیگنال را استخراج می کند ، آن داده ها را به یک مدل یادگیری ماشین بر روی یک کامپیوتر جداگانه می فرستد. محققان در آموزش ، به این مدل می گویند که تغییرات ویژگی ها با مواد خالص یا نجس مطابقت دارد. برای این مطالعه ، آنها از الکل خالص و الکل آغشته به متانول 25 ، 50 ، 75 و 100 درصد استفاده کردند. فرمول کودک با درصد متفاوتی از ملامین ، از 0 تا 30 درصد زایمان شد.
ادیب می گوید: "سپس ، این مدل به طور خودکار یاد می گیرد که فرکانس ها تحت تأثیر این نوع ناخالصی در این سطح درصد تأثیر می پذیرند." "هنگامی که نمونه جدیدی را به دست بیاوریم ، مثلاً 20? متانول ، این مدل را استخراج می کند و وزن آنها را نشان می دهد و به شما می گوید ،" من با دقت بالایی فکر می کنم که این الکل با 20 درصد متانول است. "
گسترش فرکانس ها
مفهوم سیستم از تکنیکی به نام طیف سنجی فرکانس رادیویی ناشی می شود که ماده ای را با امواج الکترومغناطیسی با فرکانس وسیع تحریک می کند و برهم کنش های مختلف را برای تعیین آرایش مواد اندازه گیری می کند.
اما در تطبیق این تکنیک برای سیستم یک چالش اساسی وجود دارد: برچسب های RFID فقط با پهنای باند بسیار محکم و تقریبا 950 مگا هرتز قدرت دارند. استخراج سیگنال ها در آن پهنای باند محدود ، هیچ اطلاعات مفیدی را از بین نمی برد.
محققان با استفاده از تکنیک سنجش آنها را قبلاً توسعه داده اند ، به نام تحریک دو فرکانس ، که دو فرکانس را ارسال می کند - یکی برای فعال سازی و دیگری برای سنجش - برای اندازه گیری صدها فرکانس دیگر. خواننده سیگنالی را در حدود 950 مگا هرتز می فرستد تا برچسب RFID را تأمین کند. با فعال شدن ، خواننده فرکانس دیگری را ارسال می کند که طیف وسیعی از فرکانس ها را از حدود 400 تا 800 مگا هرتز جارو می کند. این تغییرات ویژگی را در تمام این فرکانس ها تشخیص داده و آنها را به خواننده تغذیه می کند.
ادیب می گوید: "با توجه به این پاسخ ، تقریباً گویا ما RFID های ارزان قیمت را به طیف سنج های فرکانس رادیویی ریز تبدیل کرده ایم."
از آنجا که شکل ظرف و سایر جنبه های زیست محیطی می تواند سیگنال را تحت تأثیر قرار دهد ، محققان در حال حاضر در حال کار بر روی اطمینان از این سیستم هستند که می تواند این متغیرها را به خود اختصاص دهد. آنها همچنین به دنبال گسترش قابلیت های سیستم برای تشخیص آلودگی های مختلف در بسیاری از مواد مختلف هستند.
ادیب می گوید: "ما می خواهیم به هر محیطی تعمیم دهیم." "این امر ما را بسیار مستحکم می خواهد ، زیرا شما می خواهید یاد بگیرید که سیگنال های مناسب را استخراج کنید و تأثیر محیط را از آنچه در داخل ماده است حذف کنیم."
http://socialmediainuk.com/story5567485/پمپ-وکیوم-آبی