முதலில், கருவி/உணர்வி (device/sensor) என்று உங்களை இதுவரை குழப்பியதற்கு, மன்னிக்கவும்.
கருவிக்கும் உணர்விக்கும் என்ன வித்தியாசம்?
உங்களிடம் ஒரு சாதாரணப் பாய் இருக்கிறது என்று வைத்துக் கொள்வோம். பறக்கும் மாயப்பாயெல்லாம் அல்ல. இதை எப்படி நுண்ணறிப் பாயாக மாற்றுவது?
1. முதலாக, அந்த பாயிற்கு ஒரு தனி இணைய முகவரி தேவை. அது இருந்தால்தான், மற்ற பாய்களிடமிருந்து தனிப்பட்ட முறையில் இந்த பாயிடம் தொடர்பு கொள்ள முடியும்
2. இணையம் மூலம் தொடர்பு கொள்ள பாயிற்கு ஒரு குட்டி ரேடியோ (ரேடியோ பற்றி விவரமாகப் பிறகு பார்ப்போம்) தேவை
3. பாய் வெறும் தரையில் இருக்கிறதா, அதில் யாராவது படுத்துக் கொண்டிருக்கிறார்களா, அல்லது சுறுட்டப்பட்டுள்ளதா என்று தெரிந்து கொள்ள சில உணர்விகள் தேவை. சுறுட்டப்பட்டதை, மனிதர் ஒருவரின் எடை அதன் மேலுள்ளதை அறிய உணர்விகள் தேவை
4. நம்முடைய பாயை நமக்குத் தெரியாமல் யாராவது எடுத்துக் கொண்டு போய்விட்டால் (சுறுட்டிக் கொண்டு என்று குழப்ப மாட்டேன்), அதன் ரேடியோ மூலம் பாய் எங்கிருக்கிறது என்று சொல்லிவிடலாம்.
இப்படி, உணர்விகளுடன் சேர்ந்து ஒரு சாதாரணப் பாய், நுண்ணறிப் பாயாகியது. அது ஒரு கருவியாகிவிட்டது!
உணர்வி என்றால் என்ன என்பதை விளக்குவது எளிது. ஆனால், மின்னியலில் வழக்கமாக அனைவருக்கும் தெரிந்த உணர்விகளை விட இந்தத் தொழில்நுட்பத்தில் பயன்படுத்தப்படும் உணர்விகள், சற்று மாறுபட்டவை. ஒரு உணர்வியோடு இன்னும் கொஞ்சம் மின்னணுவியல் மூலம் அதற்கு, கணிக்கும், மின்பரப்பும் மற்றும், தேக்கும் ஆற்றல்களைச் சேர்த்தால், அது ஒரு கருவியாக மாறிவிடுகிறது.
மேலும் குழப்பி விட்டேனா?
ஆட்டத்தை ஆரம்பத்திலிருந்து பார்ப்போம். அதற்கு முன், இந்தப் பகுதியும், அடுத்த இரு பகுதிகளும், இந்தத் தொழில்நுட்பத்தை சற்று ஆழமாக அலசும் பகுதிகள்.

நம் எல்லோருக்கும் பரிச்சயமான துவைக்கும் எந்திரத்தைச் (washing machine) சற்று கூர்ந்து கவனிப்போம். முதலில், அதில் தண்ணீர் நிரப்பும் பொழுது, தேவையான தண்ணீர் நிரம்பிய உடன், குழாயை மூடிவிடும் ஒரு மின் உணர்வி அதில் உள்ளது, இதை ’நீர் மட்ட உணர்வி’ (water level sensor) என்கிறோம். இத்தனை நேரம் துவைத்தவுடன், தண்ணீரை வடிக்கும் மின் உணர்வி ஒன்றும் அதில் உள்ளது. இதை ‘நீர் வடிக்கும் உணர்வி’ (water drain sensor) என்கிறோம். நீர் வடிந்தவுடன், இந்த உணர்வி புதிய தண்ணீர் வடியாமல் இருக்க, தடுக்கிதழை (valve) மூடி விடுகிறது. எத்தனை நேரம் துணிகள் தோய்க்கப்பட வேண்டும் என்பதை முடிவு செய்யும் கடிகையும் (timer) ஒரு உணர்விதான். இப்படி, பல உணர்விகள், நம்முடைய வீட்டில் உள்ள சாதாரண எந்திரங்களில் உள்ளது.
இதைப் போல அளவுகளைக் கட்டுப் படுத்தும் உணர்விகள், பல எந்திரங்களிலும் பயன்படுத்துவதற்காக, கடந்த 100 ஆண்டுகளாக, மின்னியல், மற்றும் மின்னணுவியல் பொறியாளர்கள் உருவாக்கியுள்ளார்கள்.
குறிப்பாக, பல பயன்பாடுகளுக்காக, மின்னியல் வல்லுனர்கள் பலவிதமான உணர்விகளை, பல துறைகளின் தேவைகளுக்காகவும் உருவாக்கி வந்துள்ளார்கள்;
1. ஒளி உணர்விகள் (optical sensors) – கட்டிடம், தொழிற்சாலை, சுற்றுச்சூழல், சில்லறை வியாபாரம், மற்றும் மருத்துவத் துறைகளில், பயன்படும் உணர்வி. ஒளியை ஒரு டிஜிட்டல் குறிகையாக (digital signal) மாற்றுவது இதன் வேலை
2. தொடர்பு/அசைவு உணர்விகள் (contact/motion sensors) – கட்டிடம், தொழிற்சாலை, போன்ற துறைகளில், பயன்படும் உணர்வி. தொடர்பையை/அசைவை ஒரு டிஜிட்டல் குறிகையாக மாற்றுவது இதன் வேலை. சொல்லப் போனால், தொடர்பு உணர்விகள் வெறும் சாதாரண மின் விசை
3. வெப்ப உணர்விகள் (temperature sensors)- கட்டிடம், தொழிற்சாலை, சுற்றுச்சூழல், சில்லறை வியாபாரம், வீடுகள், கார்கள், மற்றும் மருத்துவத் துறைகளில், பயன்படும் உணர்வி. வெப்பத்தின் அளவை ஒரு டிஜிட்டல் குறிகையாக மாற்றுவது இதன் வேலை. நாம் ஜுரம் வந்தால் பயன்படுத்தும் தெர்மாமீட்ட்ரின் டிஜிட்டல் வடிவம். ஆனால், சில தொழில் பயன்பாடுகளில், பல நூறு டிகிரி வெப்பத்தை இவை அளக்க வேண்டும்
4. அழுத்த உணர்விகள் – (pressure sensors)- தொழிற்சாலை, சுற்றுச்சூழல், பொதுப் பயண ஊர்த்திகள், கார்கள், மற்றும் மருத்துவத் துறைகளில், பயன்படும் உணர்வி. அழுத்தத்தின் (காற்று, திரவம், வாயு) அளவை ஒரு டிஜிட்டல் குறிகையாக மாற்றுவது இதன் வேலை
5. ஒலி உணர்விகள் – (sound sensors)- தொழிற்சாலை, சுற்றுச்சூழல், பொதுப் பயண ஊர்த்திகள், கார்கள், வீடுகள், மற்றும் மருத்துவத் துறைகளில், பயன்படும் உணர்வி. ஒலியின் அளவை ஒரு டிஜிட்டல் குறிகையாக மாற்றுவது இதன் வேலை. உதாரணத்திற்கு, மைக் என்பது நாமெல்லாம் அறிந்த ஒலி உணர்வி

6. ரசாயன உணர்விகள் – (chemical sensors)- தொழிற்சாலை, சுற்றுச்சூழல், கார்கள், மற்றும் மருத்துவத் துறைகளில், பயன்படும் உணர்வி. ரசாயன மாற்றத்தின் (காற்று, திரவம், வாயு) அளவை ஒரு டிஜிட்டல் குறிகையாக மாற்றுவது இதன் வேலை. உதாரணத்திற்கு, ஒரு திரவத்தின் ph அளவை அளக்கும் உணர்வி, ரசாயனத் தொழிலில் மிகவும் பயந்தரும் விஷயம்
7. சுழல்காட்டி உணர்விகள் (rotation sensors or gyroscopes) – தொழிற்சாலை, சுற்றுச்சூழல், பொதுப் பயண ஊர்த்திகள், மற்றும் மருத்துவத் துறைகளில், பயன்படும் உணர்வி. சுழற்சியின் அளவை ஒரு டிஜிட்டல் குறிகையாக மாற்றுவது இதன் வேலை. இன்று நம்மிடம் உள்ள பெரும்பாலான திறன்பேசிகளில் சுழல்காட்டி உணர்விகள் உள்ளன. திறன்பேசியைத் திருப்பியவுடன், அதில் தோன்றும் புகைப்படமும் திரும்புவதற்கு இந்த் உணர்வியே காரணம்
8. காந்த உணர்விகள் – (magnetic sensors)- தொழிற்சாலை, சுற்றுச்சூழல், கார்கள், மற்றும் மருத்துவத் துறைகளில், பயன்படும் உணர்வி. காந்த சக்தியின் அளவை, ஒரு டிஜிட்டல் குறிகையாக மாற்றுவது இதன் வேலை. நம்மிடம் உள்ள குளிர்சாதனப் பெட்டிகளின் கதவுகளில் இவ்வகை உணர்விகள் பொறுத்தப்பட்டுள்ளது
9. ரத்த அழுத்தம், நாடித்துடிப்பு, பிராணவாயு அளவு, எடை, (blood pressure, pulse, oxygen level, weight sensors) போன்ற பல உணர்விகள் மருத்துவத் துறையில் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளது
10. தொழிற்சாலைகளில், வேக அளவு, திரவங்களின் பாகுநிலை அளவு, உராய்வின் அளவு (accelerometer, viscosity, friction sensors) என்று பல்வேறு உணர்விகள் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளது
11. சுற்றுப்புற சூழலியலில், ஈரப்பசை, காற்றளவு, நீரில் உள்ள பிராணவாயுவின் அளவு (moisture, wind speed, dissolved oxygen water sensors) போன்றவற்றை அளக்க பல உணர்விகள் உள்ளன
மேலே பட்டியலிட்ட உணர்விகள் இன்று பயனில் இருக்கும் பல்லாயிர உணர்விகளின் ஒரு சின்ன பகுதி மட்டுமே. எல்லா உணர்விகளும் பொதுவாக ஒன்றைச் செய்கின்றன. இயற்கையின் மற்ற அளவுகளை, மின்னளவாக மாற்றுகின்றன.  (digital measurement) கணினிகள் கண்டுபிடிப்பதற்கு முன்னே, பல உணர்விகள் நம்மிடம் இருந்தன, உதாரணம், மைக். இன்றைய உணர்விகள், மின்னளவை டிஜிட்டல் முறையில் மாற்றித் தருவதால், கணினிகளுக்கு இவ்வகை உணர்விகள் அறிவிக்கும் அளவுகளை வைத்து ஒரு முடிவெடுக்க தோதாக உள்ளது.

ஆக, இவ்வகை உணர்விகள், புதிதல்ல. உணர்விகள் மிகச் சிற்றுருவாக்கம் (miniaturization) மற்றும் செயல்திறன் என்பது மிகவும் புதிது. அதிலும், இவற்றை, ஒரு சின்ன நெல் அளவில், மின்சுற்றுக்களோடு இணைத்து உருவாக்கும் MEMS (Micro electro mechanical systems) துறை, இந்த உணர்விகளைத் தலை கீழாக மாற்றிவிட்டன. பெட்டியளவு பந்தளவு என்றிருருந்த உணர்விகளை விடத் துல்லியமாக, விரலளவு மின்சுற்றில் அடங்கி வேலை செய்வது, இந்த உணர்விகள் துறையில் மிகப் பெரிய முன்னேற்றம்.

மேலே உள்ள படம், உங்களது, இன்றைய திறன்பேசிகளில் இருக்கும் உணர்விகளைக் காட்டுகிறது. திரைத்தடவலோ, புகைப்படம் எடுப்பதோ, அல்லது, ஜி.பி.எஸ் அலைவாங்கியாக செயல்படுவதன் முக்கிய காரணம் உணர்விகள்.
மேலே உள்ள திறன்பேசியை ஒரு உணர்வி என்பதா அல்லது கருவி என்பதா? இத்துறையின் பார்வையில் இது ஒரு பல்லுணர்வி கொண்ட ஒரு கருவி. பல்லுணர்வி சரி – இதில் பல உணர்விகள் உள்ளன. எப்படி இது திடீரென்று கருவியானது?
1. நுண்ணறிப்பேசியால், இந்த உணர்விகளின் அளவுகளை ஒரு சின்ன ரேடியோ மூலம் இணையத்துடன்
தொடர்பு கொள்ள முடியும்
2. உணர்விகளின் அளவுகளை வைத்து, முடிவெடுக்கவும் முடியும். உதாரணத்திற்கு, திறன்பேசியைத் திருப்பினால், காட்டியளிக்கப்படும் படத்தின் திசைப்போக்கும் (orientation) மாறும்
மேலே சொன்ன இரு காரணங்களால், ஒரு உணர்வியோ, பல உணர்விகளோ உடைய ஒரு அமைப்பு கருவியாகிறது. அதாவது, உணர்வியை (களை) கருவியாக்கத் தேவை:
1. முடிவெடுக்க உதவும் செயலி மற்றும் சார்ந்த மென்பொருள்
2. இணையத்துடன் இணைய ரேடியோ
3. விரல்நுணியில் அடங்கும் அளவு

ரேடியோ என்றவுடன், பண்பலை என்று நினைக்க வேண்டாம். உங்களது பழைய செல்பேசி, GPRS , 2-G, 3G போன்ற முறைகளில் மற்றவர்களுடன் தொடர்பு கொள்ள உதவியது. இன்று, LTE, 5G என்று பல முறைகளின் மூலம், பேச்சு, மற்றும், இணையத் தொடர்பை, திறன்பேசிகள் நமக்கு வழங்குகின்றன. இத்தகைய தொடர்பு முறைகள் இத்துறையில் ’ரேடியோ’ என்று சொல்லப்படுகிறது.
ஒரு வேடிக்கையான விஷயம், ஐ-ஃபோன் வெளி வந்தவுடன், வழக்கம் போல பல்லாயிரம் ஜோசியங்களைப் பலரும் எழுதித் தள்ளினார்கள். ஆனால், எவருமே, ஒரு உணர்விகளின் ஒரு புது யுகம் என்று சொல்லவில்லை. 2007 –க்கு பிறகு, உணர்விகளின் தேவை பலநூறு மடங்குகள் அதிகரித்து, இன்று இணையக் கருவிகளின் எண்ணிக்கை 100 கோடியைத் தாண்டியதற்கு முக்கிய காரணம், ஐஃபோன் மற்றும் திறன்பேசிகள்.
உணர்விகளின் இன்னொரு பிரச்னை, இவற்றை இயக்கத் தேவையான மின்சாரம். திறன்பேசியின் மின்கலம், அதிலுள்ள உணர்விகளுக்கு உயிரளிக்கிறது. பல உணர்விகள், திறன்பேசிகளில் உள்ளது போல கூட்டமாக இன்னும் சில உணர்விகளோடு இருக்கப் போவதில்லை. இவை, எங்கோ ஆள் நடமாட்டமில்லாத இடங்களில் அல்லது, எவரும் அதிகம் கண்டு கொள்ளாத இடங்களில் வேலை செய்யும் என்று எதிர்பார்க்கப் படுகிறது. மின்னேற்றம் என்று மின்சாரத்தைத் தேடி ஓட முடியாது. அத்துடன், பல கோடி கருவிகளுக்கு அன்றாட மின்னேற்றம் என்பது இயலாத காரியம். இதனால், மிகவும் குறைவான மினசாரத்தில், இவை இயங்க வேண்டும். திறன்பேசிகள் வைத்திருப்போர் புளூடூத்தை அல்லது வை.ஃபை. (Wifi) –யும் முடுக்கி விட்டால், திறன்பேசியில் சார்ஜ் வெகு வேகமாக குறைவதைப் பார்த்திருப்பீர்கள். திறன்பேசியின் ரேடியோக்கள் இவை.
இதே தொழில்நுட்பம் கருவிகளின் இணையத்திற்கு ஒத்து வராது. அத்துடன், கருவிகள் தேவையில்லாத பொழுது, அதாவது எந்த அளவையும் அளக்காத நேரங்களில், அதற்கு மிகக் குறைவான மின்சாரமே தேவை. இதனால், கருவிகளுக்கு தேவையான புதிய வலையமைப்பு முறைகள் தேவை. புதிய இணையக் கருவிகளுக்காக, புளூடூத் 4.0, IEEE 802.15.4e, 6LoWPAN போன்ற நியமங்கள் (new wireless networking standards) உருவாகியுள்ளன. இந்த நியமங்கள் ஒவ்வொன்றும், ஒவ்வொரு தேவையைப் பூர்த்தி செய்யும் முயற்சி. உதாரணத்திற்கு, புளூடூத் 4.0 மிக அருகாமை மின்பரப்புதலுக்கு இன்றைய புளூடூத்தை விடச் சிறந்தது. அதேபோல, IEEE 802.15.4e என்பது, குறைந்த மின்சாரம் தேவைப்படும் கருவிகளின் சற்று நீண்ட தொலைவு தேவைக்காக உருவாக்கப்பட்டது. 6LoWPAN என்பது, மிகவும் பாதுகாப்பான கருவி இணையத் தொடர்பிற்காக உருவாக்கப்பட்டது. இவற்றைப் பற்றி டெக்னிகலாக தெரிந்து கொள்ள விழைபவர்களுக்கு, இக்கட்டுரைத் தொடரின் இறுதியில் பல சுட்டிகளைத் தரத் திட்டமிட்டுள்ளேன். ஒன்று மட்டும் நினைவில் கொள்ள வேண்டும். இக்கருவிகளில் உள்ள மின்கலன்கள், 5 முதல் 10 வருடம் வரை நீடிக்க வேண்டும். பொதுவாக, பல கருவிகள் ஓரிடத்தில் நிறுவப்பட்டால், அவை அனைத்தும் இணையத்துடன் தொடர்பு கொள்ள வேண்டிய பயன்பாடுகள் மிகக் குறைவு. ஒரு கருவிக் கூட்டத்திற்கு, ஒரு அலைப்பரப்பி/வாங்கி (transceiver) இருந்தால், முக்கால்வாசி பயன்பாடுகளுக்குப் போதுமானது. அந்த அலைபரப்பும் கருவிக்கு, சூரிய மின்கலம் மூலம் சக்தி கொடுத்தால் போதும் என்பது வல்லுனர்களின் கணிப்பு. அத்துடன் இணைந்து செயல்படும் மற்ற உணர்விகள் மின்கலத்தில் இயங்கலாம்.

மிகக் குட்டியான இவை, கோடிக் கணக்கில் வருங்காலத்தில் பயன்படுத்தப்படும் என்று பார்த்தோம். திடீரென்று, பல இந்தியாக்கள் உலகுடன் இணைந்தால், உலகால் ஜனத்தொகையை சமாளிக்க முடியாது. அதுபோல, பலநூறு கோடி கருவிகள் இணையத்தில் இணைந்தால், அதன் கதி என்ன? நல்ல வேளையாக, இதைப் பற்றிய சிந்தனை, 15 ஆண்டுகளுக்கு முன்னே தோன்றியதால், அதற்கான வழிகளை உருவாக்கியுள்ளனர். இன்றைய இணையம் அதன் எல்லையைத் தொட்டு விடக் கூட அபாயத்தில் உள்ளது. இந்த அபாயத்தில் பெரிய அபாயம், இணையத்துடன் இணையும் ஒவ்வொருவருக்கும் ஒரு இணைய முகவரித் தேவை. இன்று, பெரும்பாலும், அந்த முகவரி 4 வினையாக உள்ள IP v4 என்ற முறை. இன்று, 6 வினை இணைய முகவரிகள் சாத்தியம், அதாவது IP v6 என்ற முறை. முற்றிலும், எல்லா வலையமைப்பு மின்னணுவியல் சாதனங்களும் முழுவதும் IP v6 முறைக்கு மாறாவிட்டாலும், இன்றைய இணையம் இரு முறைகளையும் கையாளக்கூடிய ஒன்று. IP v6 முறையில், பல்லாயிரம் கோடி இணைய முகவரிகள் சாத்தியம். இதனால், பல நூறு கோடி கருவிகள் இணையத்துடன் தொடர்பு கொண்டு செய்தி அனுப்பலாம், பெறலாம். நாட்பட, அனைத்து கருவிகளும் IP v6 முறையைப் பின்பற்றத் தொடங்கிவிடும்.
ஆனால், இது மட்டுமே இத்துறையின் பிரச்னை அல்ல. புதிய கருவிகள், புதிய தேவைகள், மற்றும் புதிய பிரச்னைகளை உருவாக்க வல்லவை. அடுத்த பகுதியில் மேலும் பார்ப்போம்.