Что относится к сенсорике в цифровизации
Доклад «Что такое сенсорика и почему так важно ее развивать?»
Екатерина Чапурина
Доклад «Что такое сенсорика и почему так важно ее развивать?»
Мир входит в сознание человека лишь через дверь органов внешних чувств. Если она закрыта, то он не может войти в него, не может вступить с ним в связь. Мир тогда не существует для сознания.
Сенсорика (от лат. sensus, «восприятие») — категория, описывающая непосредственное восприятие ощущений, внешних воздействий. В физиологии сенсорика — функция нервной системы, заключающаяся в восприятии внешних раздражителей.
Сенсорное развитие ребенка – это способ познания окружающего мира, в основе которого лежит работа органов чувств. Ощущения дают нам представление о разнообразных свойствах окружающей среды и помогают формировать целостные образы предметов. Так, зрительное восприятие предполагает различение объектов окружающего мира по цвету, форме, размеру. Кожное восприятие включает в себя тактильные ощущения (различение предметов по фактуре – гладкое/шершавое, твердое/мягкое, осязательные ощущения (определение формы предмета на ощупь – плоское/объемное, температурные ощущения, барические ощущения (вес, тяжесть).
Сенсорное развитие, направленное на формирование полноценного восприятия окружающей действительности, служит основой познания мира, первой ступенью которого является чувственный опыт. Успешность умственного, физического, эстетического воспитания в значительной степени зависит от уровня сенсорного развития детей, т. е. от того насколько совершенно ребенок слышит, видит, осязает окружающее.
Уровень чувствительности к сенсорнымраздражителям у всех нас существенно различается и зависит он от трех факторов:
Первый фактор —это врожденные качества: абсолютный слух, повышенное обоняние генетически наследуются, равно как и возможность врожденных аномалий — слепота, глухота и т. п.
Второй фактор —состояние органов чувств: на них может повлиять травма или болезнь.
Третий фактор — это развитие органов чувств и восприятия, как в процессе спонтанного познания мира, так и в ходе специального обучения. Например, никто не станет сомневаться, что у человека, который с детства пробовал разнообразные блюда разных национальных кухонь, вкус будет гораздо тоньше, чем у того, кто ел только каши и макароны
Что такое сенсорные эталоны?
Чему же и как учить ребенка? Первая и главная задача — предоставлять ребенку самые разнообразные предметы для обследования и обращать его внимание на их свойства. Но этого недостаточно для полноценного развития восприятия. Ребенок должен научиться определять отношение выявленных или рассматриваемых свойств данного предмета к другим свойствам или предметам. Для этого существуют специальные «мерки» — именно на их освоение и должны быть направлены основные усилия. Эти мерки называют «сенсорными эталонами».
«Сенсорные эталоны» представляют собой общепринятые образцы внешних свойств предметов.
Сенсорными эталонами мы, взрослые, владеем, совершенно о них не задумываясь. Ребенок оперирует ими с той же легкостью лишь к пяти годам.
Сенсорные эталоны:
— Эталоны формы — геометрические фигуры; величины — метрическая система мер.
— Слуховые эталоны — это звуковысотные отношения, музыкальные ноты, фонемы родного языка.
— Вкусы мы делим на сладкий, соленый, горький и кислый.
— Запахи — на тяжелые и легкие, сладкие, горькие, свежие и т. д.
Оказание помощи детям в освоении сенсорных эталонов – это главная задача взрослых, и педагогов, и родителей. Ведь чтобы различие оказалось зафиксированным в сознании ребенка, его необходимо назвать, подчеркнуть и неоднократно напоминать о нем.
Значение сенсорного воспитания состоит в том,что оно:
— является основой для интеллектуального развития;
— упорядочивает хаотичные представления ребенка, полученные при взаимодействии с внешним миром;
— развивает наблюдательность;
— готовит к реальной жизни;
— позитивно влияет на эстетическое чувство;
— является основой для развития воображения;
— развивает внимание;
— дает ребенку возможность овладеть новыми способами предметно-познавательной деятельности;
— обеспечивает усвоение сенсорных эталонов;
— обеспечивает освоение навыков учебной деятельности;
— влияет на расширение словарного запаса ребенка;
— влияет на развитие зрительной, слуховой, моторной, образной и др. видов памяти.
Перед сенсорнымвоспитанием стоят разные задачи:
В раннем возрасте: накопление представлений о цвете, форме, величине (важно, чтобы эти представления были разнообразными).
В среднем дошкольном возрасте:
— формирование сенсорных эталонов;
— обучение детей способам обследование предметов;
— обучение группировке предметов по одному или нескольким признакам;
В старшем дошкольном возрасте: различение речевых звуков и различение восприятия начертания букв (при усвоении грамоты).
Низкий уровень сенсорного развития сильно снижает возможность успешного обучения ребенка в школе. Сенсорному развитию ребенка необходимо уделять внимание на протяжении всего дошкольного детства. Однажды выученные названия цветов, освоенные понятия геометрических форм без постоянной тренировки и повторения забываются.
Как знакомить ребенка с признаками предметов?
Лучше всего это делать по принципу «трехступенчатого урока» (Мария Монтессори):
1. Сначала происходит презентация нового свойства ребенку (например, взрослый называет и показывает карточку красного цвета).
2. Затем педагог предлагает различные задания на закрепление осваиваемого понятия (игра «Покажи такого же цвета»).
3. Самостоятельное называние ребенком освоенного понятия (взрослый задает вопрос: «Какого цвета этот предмет?»).
Для непрерывного сенсорного развития необходимо регулярно подкреплять знания практическими наблюдениями и упражнениями. Повторять и закреплять в памяти изученное, можно и в игровой форме.
Почему еще важно сенсорное развитие?
Мария Монтессори считала, что сенсорное развитие тесно связано с эстетическим. Чем более человек способен ощущать тонкие различия цветовых оттенков и музыкальных тонов, изысканных ароматов и вкусов, тем более он склонен воспринимать и наслаждаться красотой окружающего мира и тем более развито его эстетическое чувство. Наоборот, если сенсорный опыт невелик, ощущения не утончены, необходимы грубые и сильные раздражители, которые позволят получать удовлетворение от восприятия – вспомните яркие, вульгарные, кричащие цвета рекламных щитов, зашкаливающие децибелы на концертах или в кино.
Мария Монтессори также отмечала связь сенсорного развития с развитием воображения. Ведь утонченные органы чувств могут выделять малозаметные свойства, детали объектов внешнего мира, которые послужат прекрасной основой для создания необычного образа.
Консультация «Что такое мелкая моторика и почему так важно её развивать?» В последнее время современные родители часто слышат о мелкой моторике и необходимости ее развивать. Что же такое мелкая моторика и почему.
Консультация «Что такое мелкая моторика и почему важно её развивать» Что такое мелкая моторика и почему важно её развивать Мы часто слышим выражение «мелкая моторика». Что же такое мелкая моторика? Физиологи.
Памятка для родителей «Что такое сенсорика и почему её надо развивать?» Памятка для родителей Что такое сенсорика, и почему необходимо ее развивать? Главной составляющей полноценного развития детей в раннем.
Консультация «Что такое сенсорика, и почему её необходимо развивать» Сенсорное развитие – это развитие восприятий, представлений об объектах, явлениях и предметах окружающего мира. От того, насколько точно.
Консультация для родителей «Что такое сенсорика?» «Что такое сенсорика, и почему необходимо ее развивать в раннем возрасте?» Сенсорное развитие (лат. sunser — ощущение) — это развитие.
Консультация для родителей детей раннего возраста «Что такое мелкая моторика и почему важно ее развивать» ЧТО ТАКОЕ МЕЛКАЯ МОТОРИКА И ПОЧЕМУ ВАЖНО ЕЕ РАЗВИВАТЬ В последнее время современные родители часто слышат о мелкой моторике и необходимости.
Консультация «Так что же такое лэпбук?» МУНИЦИПАЛЬНОЕ ДОШКОЛЬНОЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ДЕТСКИЙ САД №6 «ЧЕРЁМУШКА» ГОРОДА ТЫНДЫ АМУРСКОЙ ОБЛАСТИ Описание Так что.
Почему важно развивать мелкую моторику в дошкольном возрасте? Почему важно развивать мелкую моторику в дошкольном возрасте? Очень часто родители задаются вопросом, почему воспитатели уделяют такое.
Консультация «Так что же, всё-таки такое, «Эскизы в танце?!» Видео АВТОРСКАЯ РАБОТА В СОЗДАНИИ ТАНЦЕВАЛЬНЫХ ЭСКИЗОВ. «В глазах педагога должен гореть огонек, который поможет разжечь костер в душе ребенка!».
Технологии сенсорики
КАРАКАС. ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ «ЭЛЬ-ГУРИ» ФОТО: CARACASCHRONICLES.COM
Причиной самого масштабного отключения электроэнергии в истории Венесуэлы стала кибератака, которая, по мнению большинства экспертов, была устроена сторонниками «американского империализма». Тогда госсекретарь США Майк Помпео сделал шутливое заявление: «Нет еды, нет света, а затем – не станет и Мадуро». Но в каждой шутке есть только доля шутки и в масштабе кризиса международных отношений можно смело говорить, что любая страна должна обеспечивать свою безопасность без «участия» зарубежных партнеров. Почему цифровые сенсорные системы являются самым важным направлением для национальной безопасности и как не стать марионеткой в руках зарубежных разработчиков? Разбирался корреспондент «Совершенно секретно».
Политический кризис в Венесуэле, который продолжается с января этого года, очередной раз раздробил мир на противников и сторонников, и каждый изо всех сил пытается обозначить свой статус в сложившихся реалиях.
ЧТО ВНУТРИ У «ЭЛЬ-ГУРИ»
В начале марта 2019 года в 21-м из 23-х штатов Венесуэлы, а также в Каракасе, внезапно отключается электричество, и это парализует систему метро, аэропорты, мобильную связь. Гидроэлектростанция «Эль-Гури» становится беспомощным гособъектом, президент обвиняет во всем американцев, а национальная электрическая компания Венесуэлы Corpoelec делает в Twitter недвусмысленное заявление: это – часть электрической войны. Госдепартамент США не признает обвинение и выступает с официальным опровержением, но большинство мировых экспертов единогласны: «ноги растут» с Запада. «Ни для кого не секрет, что американские кибервойска причастны к повсеместному отключению электричества в Венесуэле, – говорит американист, член-корреспондент Академии военных наук Сергей Судаков. – Если не защищать свои энергетические объекты, то обесточены могут быть целые кварталы и города, и даже страны. Это означает, что можно потерять огромное количество людей, например, тех, кто подключен к аппаратам жизнеобеспечения в больницах».
Директор открытого в прошлом году на базе НИУ МИЭТ Центра национальной технологической инициативы «Сенсорика» Сергей Гаврилов в беседе с корреспондентом «Совершенно секретно» отметил, что на «Эль-Гури», как и на большинстве других электростанций, стоит сложная электроника с элементной базой, закупленной из других более развитых стран. «Понятно, что вся эта начинка очень хорошо известна ее производителям и получить доступ ко всем ее частям – задача нескольких часов. Например, чтобы отключить компьютер в стратегически важном пункте, или получить к нему доступ и изменить настройки, достаточно сделать «закладки» в элементной базе, которые будут недоступны в обычном режиме, и будут срабатывать по специализированным сигналам извне. Справляться с такими атаками мы умеем, и в Венесуэле именно российские ученые разруливали ситуацию с отключением электроэнергии. Но знание того, как решить проблему, не страхует нас от возможности подобных атак в принципе, а ведь ущерб от них бывает очень болезненным. Например, медицина сейчас практически вся на интеллектуальных сенсорах. Нет ни одного современного исследования, где бы они не применялись, начиная от стационарных аппаратов (гемодиализ, ИВЛ) и заканчивая носимой электроникой: искусственное сердце, кохлеарные имплантаты и так далее. Установили в устройство не отечественную деталь и, считай, что ты идешь по минному полю».
МЕДИЦИНА ВСЯ НА СЕНСОРАХ
В пресс-службах центральных клиник, работающих с установкой носимых устройств, в т.ч. в многопрофильном лечебном учреждении Минздрава Национальный медицинский исследовательский центр им. академика Е.Н. Мешалкина, корреспонденту «Совершенно секретно» ответили, что не могут консолидировать информацию о соотношении зарубежных и отечественных приборов, находящихся в распоряжении клиники. Но, судя по открытым источникам, процент иностранной аппаратуры в медицинских учреждениях остается очень высоким. Пару лет назад глава Минздрава Вероника Скворцова отмечала, что из 35 тыс. зарегистрированных в России наименований медицинских изделий только 11 тыс. – российские. Сегодня список запрещенных к ввозу иностранных приборов расширился, но только для государственных и муниципальных медучреждений. Аппараты искусственной вентиляции легких (ИВЛ), аппараты ингаляционного наркоза, дефибрилляторы, томографы – должны быть отечественного производства. Российские инженеры уверены: импортозамещение в сфере медицины сделает страну безопаснее, но медики с осторожностью поглядывают на приборы с русскими логотипами: «Я зашел на сайт двух крупнейших отечественных производителей ИВЛ, – рассказывает Василий Штабницкий, кандидат медицинских наук, врач-пульмонолог, эксперт фонда «Живи сейчас», – формально их аппараты соответствуют средним импортным аналогам. На бумаге все выглядит идеально, именно это и позволило провести запрет на импорт западного оборудования. Но на практике я не знаю ни одного реаниматолога, который работает с отечественными аппаратами ИВЛ, а ведь я достаточно плотно общаюсь с врачебным сообществом…» «Вопрос с медициной – сложный и, конечно, о качестве приборов могут судить только врачи, – продолжает Сергей Гаврилов. – С технической точки зрения все иностранные приборы делают российского потребителя уязвимым – это экспериментально доказано. На государственном уровне такие страны как, например, Китай и США предусматривают возможность «закладки» несанкционированного влияния. В процессорах Huawei или Samsung запросто может быть «заложено» 2-3 ядра, которые за секунды перехватят управление устройством и создадут угрозу прибору и человеку. Поэтому любая страна, в том числе и Россия, должна выходить на свой курс «Доверенной электроники», в которую входит полное обеспечение российского информационного производства электронной компонентной базой (ЭКБ), которая, кроме медицины, важна для транспортной отрасли, сельского хозяйства, экологии и телекоммуникаций. В комплексе вся эта элементная база и сенсорные технологии является основой интернета вещей».
IOT СЛЕДИТ ЗА ТОБОЙ
С одной стороны, в этом нет ничего плохого. «Интернет вещей» или IoT (Internet of things) – это система устройств (сенсоров и актуаторов), которая объединяет приборы вокруг нас. Также, как и наши мобильники общаются между собой посредством Интернета и разнообразных команд, другие вещи тоже могут иметь «диалоги». Включаясь в IoT, можно узнать наверняка, правильную ли вы выставили температуру в духовке, выключили ли утюг, есть ли в холодильнике молоко и т.д. Прибор сообщит об этом посредством другого канала связи: мобильного телефона, планшета, ноутбука – любого девайса, с которым вы свяжете конкретную вещь.
Понятие «интернет вещей» часто используется в одном ряду с понятиями «умный дом» или «умный город», и это правильно, так как вещи, действительно, умнеют и учатся «общаться» между собой благодаря работе в беспроводной сенсорной сети, которая заботится о безопасности, если секреты сенсорики находятся в надежных головах и постоянно модернизируются. Прежде чем информация от одного прибора попадет к другому, она сначала задержится в так называемом информационном облаке. И вот тут важно, чтобы из этого облака информация не была перехвачена третьим прибором, которому эта информация не предназначалась. Грубо говоря, прежде чем охотник узнает, что в его капкан попалась добыча, об этом может узнать другой охотник, который придет и заберет ее себе. Тут подставляйте, что угодно: зачисление зарплаты, сообщение о надвигающемся урагане или угрозе военного вторжения. Секрет защиты – своя начинка: полностью отечественное программное обеспечение и элементная база. Впрочем, альтернативный способ защиты, безусловно, есть, но он, кажется, уже нереален. Полное воздержание от использования Интернета – и никаких кибератак из-за бугра.
МЕДИЦИНА ПРАКТИЧЕСКИ ВСЯ НА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СЕНСОРАХ. ФОТО: АЛЕКСЕЙ СУХОРУКОВ/РИА НОВОСТИ
СЕНСОРИКА ОСОБОЙ СЕКРЕТНОСТИ
С прошлого года в кармане любого российского генерала, который имеет доступ к информации высшей категории секретности, лежит защищенный мобильник М-663С «Атлас» стоимостью в 115 тыс. рублей. За такую цену потребитель имеет агрегат, который работает в обычных сетях GSM, с противоударным (сапфировым) стеклом, цветным дисплеем и MP3-плеером. При этом, как сообщали «Известия» со ссылкой на представителя из «Атласа», аппаратная часть и операционная система – полностью отечественная разработка, а вот элементная база – зарубежная. То есть, телефон защищает только речевой канал. Возникает вполне резонный вопрос: как же так, ведь тут возможна угроза иностранного влияния? «Обычно, даже если это не отечественная элементная база, – она проверена на наличие недокументированных возможностей, – поясняют в Центре НТИ «Сенсорика». – Но насколько тщательно можно проверить каждую микросхему под микроскопом? Если, допустим, таких аппаратов выпускают по одному в неделю – это один разговор. Проверить можно. А если их всю партию выпускают за неделю? Качество проверки вызывает сомнения».
Сенсорика – базовая технологическая компетенция, обеспечивающая «органы чувств» для цифровых систем. Одна из тех технологий, которая, предположительно, будет определять структуру мировой экономики в ближайшие 15-20 лет.
В этом году правительство обезопасило и военнослужащих рядового значения. Но с ними обошлись попроще: им запретили иметь при себе смартфоны, находясь на службе. «Когда мы приходим на службу, – рассказал нам на условиях анонимности военнослужащий-контрактник, – мы сдаем свои смартфоны в сейф. А если кому-то и удается пронести смартфон в часть, то воспользоваться им он все равно не сможет – повсюду стоят глушилки». Запрет распространился также на планшеты и компьютеры, которые могут передавать аудио-, фото-, видеоматериалы и информацию о местонахождении. Обыкновенными кнопочными телефонами, на которых нет камер, пользоваться разрешается. «Раньше, лет десять назад, нам даже кнопочные телефоны были запрещены, – продолжает источник. – Потом, в связи с активной позицией «Союза матерей» и других подобных организаций, связь оставили, но в формате: позвонил, сказал, что в порядке, и все».
Причин для такой строгости много, но главной остается все та же сенсорика. Смартфоны, которые находятся в карманах простых граждан, разные. То есть, непонятно, на какой элементной базе они собраны, какие детали в них стоят. Автор портала «Мобильный Контент» Антон Веремьянин в одной из своих статей разобрал iPhone, что называется, по косточкам и получил интересные результаты: при сборке аппарата используются детали из США, Южной Кореи, Китая, Японии, Франции, Италии, Нидерландов, Сингапура и о. Тайвань. И это, не считая той географии, куда компании отдают работу на аутсорсинг. Другими словами, теоретически, на территориях большинства производителей возможно удаленное управление создаваемым устройством. Наверное, именно по этой причине в мае 2019 года Президент США Дональд Трамп запретил американским организациям сотрудничать с китайской компанией Huawei: США обвинили ее в контактах с китайскими спецслужбами. Еще раньше, в 2013 году, бывший глава ЦРУ и Агентства национальной безопасности Майк Хайден заявлял, что компания Huawei «делилась с китайскими властями всеми подробностями устройства телекоммуникационных сетей, в построении которых она участвовала».
О ЧЕМ ДУМАЮТ НАВЕРХУ
О том, что «Цифровая экономика» – новый курс России. Без этой темы не обходится ни одно заседание, касаемое счастливого будущего страны. В начале июля нынешнего года в Госдуме прошли парламентские слушания «Вопросы развития цифровой экономики», в ходе которых заместитель председателя Правительства РФ Максим Акимов сказал: «Робототехника, сенсорика и новые промышленные технологии – это набор технологий, по которым сейчас предусматривается и предоставляется поддержка в виде субсидий лидирующим исследовательским центрам, субсидирование процентных ставок по кредитам на внедрение, грантов малому технологичному бизнесу и вступление в капитал компаний». Но, видимо, люди, которые вершат государственные дела, не до конца понимают, что главной элементной базой, которая обеспечивает «жизнь» и робототехнике, и промышленным технологиям, и всей «цифровой экономике» является сенсорика, и в составе «набора», о котором говорит Акимов, ее нужно ставить в основу, а не в частность. И чтобы в России не повторился венесуэльский сценарий, развивалась новая мобильная связь 5G, исправно работали роботы на заводах и т.д. и т.п. вкладываться нужно, в первую очередь, в начинку – в интеллектуальные сенсоры.
Сейчас в проекте дорожной карты, который в мае этого года представили на конференции «Цифровая индустрия промышленной России-2019», значится, что на развитие робототехники и сенсорики на период 2019– 2024 годов может потребоваться больше 100 млрд рублей. По данным газеты «КоммерсантЪ», на реализацию мер поддержки отрасли из этой суммы уйдет предположительно 12 млрд рублей, на затраты по созданию новых продуктов – 56 млрд рублей, на разработку и внедрение решений в отрасли – 30 млрд рублей.
Развитие Центра НТИ «Сенсорика» обойдется стране примерно в 3 млрд рублей с учетом софинансирования. За эти деньги до 2035 года центр должен полностью разработать и вывести на производство новые сенсорные системы: имплантируемые мониторы кровяного давления, спутниковые системы, технологии для создания электронной компонентной базы систем связи, ряд технологий для контроля сегмента «Транспорт», цифровые сенсорные системы мониторинга энергопотребления и ряд других устройств, которые, как уверяют эксперты, без потери качества позволят России отказаться от импортных аналогов, которые сегодня управляют своими покупателями, как кукловоды – марионетками.
Сенсорика для медицины и Умного дома — лекция Станислава Полонского
Добрый день, меня зовут Стас Полонский, я представляю российское подразделение Samsung, управление перспективных исследований и разработок (Samsung Advanced Institute of Technology).
Сперва я хотел бы обратить внимание, что прежде чем говорить о сенсорах, науке, технологиях, необходимо найти потребность. Нужна ли ваша идея, нужно ли ваше приложение? Как выйти на потребителя, на людей, которым потенциально ваша идея нужна, и с чем выйти? Есть термин “минимальный жизнеспособный продукт” (MVP). Какие минимальные движения вы должны предпринять, чтобы проверить на практике, нужна ли ваша идея?
Моя лекция из четырех частей:
4. Пожелания. Мое личное мнение, какие проекты было бы классно сделать. Может быть, у них есть шанс найти своего потребителя.
Потребности
График Гартнера за 2020 год. Источник: Gartner
Почему я показываю эту кривую? Здесь достаточно много технологий, связанных с Интернетом вещей. Я выделил их красным:
Паспорт здоровья: здесь, мы ожидаем, Интернет вещей может помочь нам.
Цифровой двойник человека. Очень похожая вещь. Компьютерная программа, структура данных, которая более-менее описывает, что происходит с человеком, но на каком-то примитивном уровне, скорее всего, на уровне физиологии. Необязательно таскать человека к врачам, вдруг наши алгоритмы помогут нам. Я надеюсь без врачей понять, что же происходит сейчас с человеком.
Технология социального дистанцирования. Очень модная, и может быть, она окажется полезной. Есть очевидный запрос и очевидно простая реализация.
Ключевые идеи, которые хотелось бы здесь донести:
Интернет вещей пока еще не взлетел, пока что это много надежд, небольшие приложения, но повсеместного использования нет.
Понятно, москвичам хочется всего и сразу, но тем не менее на первом месте это персональная медицина и умный дом. Поэтому мы и сосредоточимся на этих двух темах. Москвичи, и скорее всего все россияне и весь мир, возможно, действительно хотят иметь Интернет вещей, помогающий персональной медицине или Умному дому, но для меня пока совершенно не очевидно, что люди готовы платить за это.
Сенсоры в медицине
Сенсор пульсовой волны
В зависимости от того, как сокращается сердце, наполняемость кровью в пальце может быть большой или маленькой, и это показано двух смежных картинках слева и справа. Почему это важно: когда мы пропускаем свет через палец, наполненность кровью пальца измеряется оптически, исходя из того, как свет проходит сквозь палец. Это необязательно должен быть палец, это может быть ухо или другие части тела. Мы можем вытащить пульсовую волну, она показана здесь внизу со своими характерными частями.
Да, это не просто синус, это сложная форма, она часто говорит врачам о том, что с нами происходит. Причем анализировать волну могут и умные алгоритмы. Что конкретно мы при помощи этого датчика измеряем? Прежде всего, пульс. Достаточно ли пульса? Не всегда. Например, можно посмотреть, насколько регулярен пульс, как часто меняется скорость сокращений сердца, это называется вариабельность (heart rate variability, HRV). Еще можно измерить насыщенность крови кислородом, эта переменная называется SpO2. Это, пожалуй, основное.
Это была теория, а теперь перейдем к практике. Что можно сделать на основе сенсоров пульсовой волны? В медицине они широко используются. В поликлинике на палец надевают оптическую прищепку, и она измеряет сокращение сердечной мышцы. Но всё-таки это узкоспециализированные вещи.
Можно ли вытащить эти сенсоры и проникнуть на потребительский рынок? Это делается, к примеру, в носимых устройствах. Например, на корпусе часов Samsung Gear S3 Frontier есть небольшое окошечко, там стоят оптические элементы, которые светят на руку и вытаскивают эти данные.
Samsung Gear S3 Frontier
Подведу итог: если вас интересует измерение частоты сердечных сокращений, то в этой задаче используется не только оптика, но и видеокамера, и радиодиапазон.
Измеряем сопротивление
Посмотрим несколько примеров, как измеряется импеданс. Вот эта большая колонка может находиться в клинике.
Источник: AVM Active Sport
Вот пример умных часов, которые измеряют ваш импеданс.
Эта тема имеет много приложений: можно ли предсказать появление и развитие болезней, и так называемый основной обмен веществ, то есть сколько калорий мы сжигаем. Мы ведь сжигаем их не только, когда упражняемся в тренажерном зале, но и когда сидим, и это тоже важно знать. Как мы потребляем наши калории? Всё это широко используется для спорта, либо врачами-диетологами. Это интересные темы, они есть на рынке. Насколько они удачны или нет, тяжело судить. Но кто сказал, что у вас не будет своих хороших идей, которые бы вы смогли довести до рынка?
Измеряем электроактивность
Тут я снова призываю помнить о том, что в быту это вряд ли сработает. Если вы в госпитале, либо вы профессиональный атлет, желающий улучшить свои показатели, то может быть, вы этим воспользуетесь. Но для большинства из нас обвешаться датчиками сложно, и вряд ли кто-то будет это делать в повседневности. Лучшее приложение, по всей видимости, будет наименее инвазивным, чтобы не не мучить пользователя бесконечным измерениями.
Давайте посмотрим, какие приложения датчиков электроактивности организма есть. Скорее всего, вы хотя бы раз в поликлинике снимали электрокардиограмму.
Источник: ECG Medical
Умный дом
Итак, мы обсудили три сенсора для персонального здоровья, и сейчас мы переходим к Умному дому.
Газовые сенсоры
Бывают датчики электрохимические: взаимодействие молекул газа с поверхностью нашего электрического прибора может быть зарегистрировано электрическим способом.
Источник: Tokyo Institute of Technology
Я хотел бы обратить внимание вот на что: посмотрите, компьютеры распознают речь, зрение, это все подвластно анализу инженеров, но с запахами ситуация совсем пока не блестящая. Нам по-прежнему нужны люди-эксперты, если мы говорим про духи, никакой автоматизации распознавания запахов пока что нет. Тема исключительно интересная!
Поиск предметов
Если начать с самых простых решений, то стоит сказать о пассивных RFID-метках. Это просто небольшая антенна, связанная с микросхемой, наверняка вы видели их на товарах в магазинах.
А если необходимо будет искать потерянные вещи на больших расстояниях? Скорее всего нам понадобятся батарейки. Хорошо, если батарейки хватит на несколько месяцев, но, например, в случае GPS-геолокации, она может служить только пару дней. И это плохая новость для нас, инженеров. Для такого кейса неприемлемо, чтобы пользователь часто менял или заряжал батарейку, и это нерешенная проблема. Если вначале я говорил, что для сенсоров все технологии известны и нужно найти лишь приложение для них, то здесь я бы сказал, что есть место для хорошей физики и радиоэлектроники.
Какие еще идеи для проектов я бы хотел предложить? Может быть, это звучит футуристически, но если будет решена проблема с батарейками и мы можем пометить вещи, то возможно компьютерная система сможет навести порядок, если вы не способны сделать это сами? Может ли система запомнить, что такое порядок, когда вещи находятся на своих местах, и если вдруг вещь окажется не на своем месте, система вежливо нас попросит положить эту вещь на место? Это реально моя любимая идея, мне кажется, здесь очень большие приложения, потому что мы не самый аккуратный биологический вид на этой планете, и мы постоянно боремся с бардаком в доме и на работе. Если мы сможем электронным способом навести порядок, это было бы классно.
Заключение
Итак, давайте посмотрим, о чем мы сегодня говорили. Мы поговорили о том, какие направления Интернета вещей нам интересны: это персональное здоровье, это Умный дом. Мы коротко обсудили, какие сенсоры для этого используются и дали примеры, как эти сенсоры могли бы быть встроены в приложения, которые потенциально могут найти своих потребителей.
Далее, при создании ваших решений Интернета вещей, я рекомендую руководствоваться следующими принципами.
Беспроводность: если у вашего устройства есть провод, скорее всего, вы не сможете это никому продать. И тут возникнет беспроводная передача и мы переходим к третьему принципу.
Защита данных. Используйте криптографию с самого начала; что бы вы ни делали, ваши данные должны быть защищены! Тем более, если мы говорим о таких чувствительных вещах, как персональная медицина.
Эффективное энергопотребление. Как я уже говорил, если вы хотите использовать батарейки, подумайте, как часто потребитель захочет менять их? Ваш продукт должен быть настолько энергоэффективным, чтобы он работал на батарейке многие годы, либо вы могли использовать методы передачи энергии на расстоянии.
Если есть вопросы, пишите в комментариях. Я и мои коллеги в Samsung Research Russia всегда рады пообщаться с талантливыми интересующимися людьми.
Видео лекции
Авторы
Станислав Полонский — Начальник управления перспективных исследований и разработок Исследовательского центра Samsung
Татьяна Волкова — Автор учебной программы трека по Интернету вещей IT Академии Samsung, специалист по программам корпоративной социальной ответственности Исследовательского центра Samsung
Ссылки
Если вам понравился материал, то ознакомьтесь и с другими статьями тех же авторов: