Каждая вещь в умном доме обрела свой неслышный голос — видео

В Технологическом институте Джорджии разработаны пассивные ультразвуковые метки для вещей в умном доме. Стальные диски размером меньше копейки приклеиваются к предметам и дают каждому из них свой индивидуальный неслышный голос.

Технология SoundOff описана в Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies и будет представлена на конференции по встроенным вычислениям UbiComp в Шанхае.

Большинству устройств для умного дома так или иначе требуется питание. Их приходится включать в розетку, заряжать или время от времени менять батарейки. Особенность новинки — в ней нет никакой электроники, а значит, в энергии она не нуждается.

Строго говоря, идея не нова — в середине прошлого века разрабатывались пульты дистанционного управления, в которых металлические пластины звенели на ультразвуке, а приемник в телевизоре переводил их в команды, например, переключения каналов.

Как это устроено

Таким образом, новые акустические метки — это, по сути, возврат к хорошо забытому старому. Как и другие типы датчиков для умного дома, они крепятся, скажем, на шкаф или дверную коробку с помощью 3D-печатного основания. Небольшой язычок приклеивают к самой двери или ящику. Когда дверь открывается, язычок ударяет по металлическому диску, генерируя короткий ультразвуковой импульс, который не слышен человеку, но легко улавливается носимым устройством.

Главная инновация — форма и материал метки. Они круглые, изготовлены из нержавеющей стали. А это не только дешевизна, но и — главное! — тончайшая настройка частоты звона конфигурацией вырезов по краям.

«Эти уникальные акустические отпечатки можно использовать для сенсорики в умном доме, или, как мы это называем, „распознавания активности“», — объясняет робототехник Ибо Фу, руководивший исследованием.

Как это применять

По его словам, метки можно крепить на краны, чтобы следить за расходом воды, или на крышки унитазов — тогда они смогут предупреждать сиделку, что пожилому родственнику, возможно, нужна помощь в ванной. Спортивные снаряды с такой меткой могут считать приседания или жимы. Наконец, можно использовать такой звучащий диск просто как кнопку.

Разработчик опубликовал видео, в котором показал возможные применения — и оно стало вирусным. Комментаторы предложили свои варианты использования меток.

«Люди из совершенно других областей оставляют очень интересные комментарии. Кто-то предложил использовать метки в архивных системах, где есть огромные стеллажи и коробки. Когда вы достаете или ставите на место коробку, происходит быстрое движение — вы активируете метку и точно знаете, что именно только что открыли, закрыли или заархивировали. Другой упомянул возможность отслеживать местоположение тысяч контейнеров для мусора и вторсырья в системах управления отходами», — говорит Фу.

Геометрию меток проектировал инженер-механик Болей Дэн из Школы аэрокосмической техники Дэниела Гуггенхайма с коллегами. Они построили симуляции, которые нашли почти 1300 перспективных форм, каждая из которых производит уникальную частоту выше 20 кГц. В испытаниях проверили 15 из предложенных конструкций.

«Мы могли бы выбрать 20, 50 или даже 100 вариантов, и система, скорее всего, все равно будет работать, — уверен Дэн. — А при более тщательном проектировании, я думаю, общее число доступных меток может быть очень и очень большим — легко тысячи, поскольку ультразвуковой диапазон очень широк».

Как это работает

Радиус действия метки — меньше метра. Авторы признают это ограничением, но это одновременно и преимущество: приватность — звон вещи слышит только собственный умный дом.

Алгоритм расшифровки ультразвуковых идентификаторов построен, вопреки нынешнему повальному увлечению машинным обучением, на простых, жестко прописанных правилах. Это сделало его максимально некритичным к вычислительной мощности и энергетическим ресурсам.