«Интернет вещей» становится все более распространенной технологией. Многие пользователи гаджетов, имеющих отношение к этой сфере, даже не подозревают о том, как все это работает. В большинстве случаев системы такого типа оснащены специальными чипами, которые обеспечивают возможность выхода в сеть камерам, холодильникам и даже чайникам. Без таких чипов устройства стоили бы гораздо меньше. Но можно ли представить себе возможность взаимодействия с сетью без нужных электронных компонентов?
Оказывается, да. По мнению некоторых специалистов, даже обычная бутылка со смягчителем белья, используемым для стирки, может давать информацию о том, сколько жидкости осталось в бутылке, и не пора ли бежать в магазин за новым смягчителем. Все, что нужно для создания модуля, способного передавать информацию о количестве вещества (или многих других параметрах) — 3D принтер.
Новая технология была разработана в Вашингтонском университете. Специалисты, принявшие участие в проекте, добились возможности создания пластиковых объектов и сенсоров, которые способны собирать и передавать информацию сетевым устройствам. CAD-модели этих систем разработчики уже выложили в сеть. Используя модели, энтузиасты объемной печати смогут разрабатывать различные продукты самостоятельно, пуская их в продажу. Например, это может быть регулятор громкости без аккумулятора и чипа WiFi, кнопка автоматического заказа товаров c Amazon или Ebay, датчик безопасности, предупреждающий пользователя о том, что в доме прорвало трубу.
«Нашей целью было создать что-то, что вы можете наспечатать на принтере дома и подключить к беспроводной сети», — говорит один из участников исследования. «Но наибольшим успехом стало то, что сделать это можно без беспроводных модулей связи, все создаваемые устройства состоят из пластика. Это что-то такое, чего не было ранее».
Принцип работы системы описан в статье, опубликованной еще 30 ноября 2017 года по итогам доклада, сделанного на конференции SIGGRAPH (Conference and Exhibition on Computer Graphics and Interactive Techniques in Asia).
Ничего фантастического здесь нет. Специалисты создали технологии, воспользовавшись методом обратного рассеяния. Он позволяет устройствам обмениваться информацией. В проекте, о котором идет речь, команда заменила некоторые электронные компоненты обычным пластиком. Эти системы используют пластиковые пружины и шестеренки для работы. Все они могут быть без проблем напечатаны на 3D-принтере.
В системах обратного рассеяния используется антенна для передачи данных. Эти данные — отраженное WiFi роутером (или другим устройством) радиоизлучение, которое изменяется определенным образом и отражается вновь. Изменения, внесенные в излучение, носят определенный характер, что позволяет декодировать заложенную в отраженное излучение информацию. Сама антенна, встроенная в пластиковое устройство — это токопроводящее пластиковое волокно или же частицы меди, «встроенные» в пластик.
В случае выполнения пластиковой системы определенной работы (нажатие на кнопку, поворот шестеренки или пружины) проводимость системы меняется, и отражаемое ею радиоизлучение несет в себе определенные изменения. Они, как и говорилось выше, расшифровываются уже беспроводным электронным устройством.
Информация, которая закладывается в излучение, цифровая, то есть это обычная двоичная система из единиц и нулей. Разработчикам удалось добиться этого при помощи специальных шестеренок с зубьями различной конфигурации. Острый зубец — это нуль, затупленный — единица. Работающее устройство передает в беспроводную сеть систему из единиц и нулей, которая и расшифровывается при наличии специального программного обеспечения (в этом случае ничего сложного нет).
Если вернуться к той же бутылке со смягчителем, то для того, чтобы умная домашняя система могла отслеживать количество вещества в ней, нужно просто надеть на горловину модуль с небольшим колесиком с лопастями. Проворачиваясь, система передает сигнал, который улавливает специальное ПО, ведущее мониторинг за количеством вещества в бутылке. «Когда объем смягчителя достигает критического уровня, система понимает это и может отправить заказ в Amazon на получение такой же бутылки со смягчителем. Таким образом, пользователю не придется самому идти в магазин и тратить свое время».
Команда университета при поддержке UW Networks & Mobile Systems Lab распечатала несколько рабочих систем, которые способны вести мониторинг за определенными процессами и передавать информацию беспроводным устройствам. Пластиковые системы, которые распечатали ученые, не слишком сложные, но показательные. Это анемометр, измеритель скорости движения жидкости по трубам и весы. В числе прочих ученые создали и модуль, отслеживающий уровень жидкости в бутылке (именно о таком девайсе упоминалось выше).
Еще ученые создали разного рода переключатели, регуляторы и кнопки из пластика, при помощи которых смогли контролировать умные устройства в офисе.
Такая технология может использоваться и в качестве радиометки, которая не требует электронных компонентов, штрих-кода и прочих идентификационных систем. «Все они похожи на обычные распечатанные на принтере объекты, но их особенность в том, что они изменяют конфигурацию окружающего радиоизлучения и/или магнитного поля».
Исследование было профинансировано Национальным научным фондом, фондом Слоуна и Google.
Комментарии (58)
we1
10.12.2017 20:18Если бутылка прозрачная, то остаток может определять камера — то есть сама бутылка без чипа, но данные передает. Если непрозрачная — то нужно ставить ее в «стандартное место для бутылки», в котором встроены весы — и снова бутылка без электроники, но данные передаются. Конечно, это совсем не похоже на волшебство, но зато работает прямо сейчас и без 3D-принтера.
Hardcoin
11.12.2017 01:46Неудобно. Каждый раз помнить про весы, что бы в конце-концов что-то заказало ещё одну бутылку тупо неудобно. Потому и не используется в быту.
we1
12.12.2017 04:44Надо не помнить про весы, а держать все вещи на свои местах. Чтоб не искать каждый раз.
Hardcoin
12.12.2017 11:23Кому надо-то? Вы каждому потенциальному покупателю датчика будете рассказывать, как ему правильно быт строить?
Между "держать на своих местах" и "окей, Гугл, где мои ключи" я выберу второе. Пока просто такого выбора нет.
tormozedison
10.12.2017 20:23+1Видоизменённый принцип "Златоуста" Термена.
CrazyRoot
10.12.2017 21:22+1Эм
unxed
10.12.2017 22:06И, да, это будет работать в одноэтажной америке, где сигнал «своего» роутера внутри дома значительно выше сигналов соседей. А в многоквартирной застройке — вряд ли.
vassabi
10.12.2017 22:40там можно не однообразными щелчками соединять, а кодированным сообщением (много мелких зубчиков на штифте) — тогда можно будет отличить «свои» кнопки от чужих.
igorp1024
11.12.2017 11:32Хе, зато я буду знать что у соседа пиво закончилось! троллейбус_из_буханки.jpg
olartamonov
11.12.2017 12:07Не будет.
web.stanford.edu/~skatti/pubs/sigcomm15-backfi.pdf
При облучении Wi-Fi роутером дальность таких систем — 5 метров. По ссылке также добились 10 метров при работе на частоте радиостанции, расположенной в трехстах метрах от лаборатории, и 15 метров — при лежащем рядом с «пассивным» устройством смартфоном, работающим на передачу.
Semerkhet
10.12.2017 22:43«Когда объем смягчителя достигает критического уровня, система понимает это и может отправить заказ в Amazon на получение такой же бутылки со смягчителем. Таким образом, пользователю не придется самому идти в магазин и тратить свое время».
Я, наверное, очень консервативен… Но если мне в дверь позвонят и предложат бутылочку «смягчителя», то пойдут тудаже куда и свидетили еговы (или как его там).
Вышесказанное не шутка, шутки начинаются дальше. Эдак вот ктото мониторит мой вайфай (МОЙ! ДОМАШНИЙ! вайфай) чтоб предложитьувеличить членприобрести бутылочку…
Не, скайнет мы не победим… Хочешь не хочешь, а «одежду, сапоги и мотоцикл» придется отдать.
lostpassword
10.12.2017 23:31Вы как-то не так всё поняли)
У вас в холодильнике будет стоять датчик стоимостью 1000 кредитов, который будет облучать бутылку с молоком стоимостью 50 кредитов и мониторить её состояние. Когда она станет наполовину пустой, ваш холодильник отправит заказ на новую бутылку в местный iМагнит, откуда её доставит дрон. Кредиты будут списаны с вашего личного счёта автоматически.
Аналогичная система будет в ванной, чтобы следить за жидким мылом и лосьоном после бритья, в коридоре, чтобы контролировать заполненность баночки с кремом для обуви, в винном погребе и так далее.CrazyRoot
11.12.2017 10:59А потом окажется что чертов дом купил молоко и мыло на которые у меня аллергия и которые мне тупо не нравятся.
Зато производители будут рады — чуть чуть денежек программисту и продажи подскочат в 1000 раз.
agat000
11.12.2017 11:12Смысл статьи не в заказе, а в «деревянных» девайсах без электроники.
Про заказы это чисто маркетинговая вставка.Bookvarenko
11.12.2017 12:33Только задизайнить под стимпанк/клокпанк с прозрачными вставками, ну, чтобы видно было работу пружин и шестерёнок, и грести таньга лопатой.
agat000
12.12.2017 12:40Ну пластиковые шестерни на стимпанк кагбэ не тянут. Надо красить под медь/бронзу. С патиной. Наверняка уже есть такой пластик для принтеров.
Кстати да, это и есть натуральный стимпанк. Еще вакуумную лампочку маленькую, засветить незаметным светодиодом от фотоэлемента.
Hardcoin
11.12.2017 04:19А если вам письмо с ссылкой придет, от системы датчиков, которую вы сами установили? "Заказать бутылочку смягчителя"? Вы нажимаете "ок", а через два дня приезжает курьер? Тогда нет особого смысла его посылать.
T-362
11.12.2017 15:39Звучит хорошо, но на практике удобнее что-то типа:
—СириДжарвис, добавь смягчитель ткани в список покупок.
— Слушаюсь, сэр. «Одна бутылка смягчителя ткани N» добавлена в список покупок, все верно?
— Да, спасибо.
Благо распознавание голоса пихают сейчас вообще в каждую кофемолку.
А вот для промышленности и DYI такие штуки будут очень даже тру. Не ардуину пихать в систему автополива а такую вот механику.
kryvichh
11.12.2017 01:58Как насчёт пульта к телевизору без электроники?
dark_snow
11.12.2017 04:21Ну не знаю — сейчас нет зомбоящика, но если буду покупать, то просто китайца без смартов, только чтобы были видео\аудио входы и все, поэтому не вариант ибо вафли в нем не будет...
HEKOT
11.12.2017 08:20вы на мониторе своём будете какое-нибудь кино смотреть? Ну хоть котиков?
Так вот пульт — это не о зомбоящике, а о регулировании громкости.unxed
12.12.2017 20:47Проектор, нетбук с линуксом, мышка на длинном проводе (и экранная клава, вот прямо сейчас с неё пишу). Полёт нормальный.
Откуда вообще эта страсть ко всему беспроводному ценой лишнего геморроя или снижения эксплуатационных характеристик? Аккуратно уложенные/подвешенные провода не портят красивый вид, а создают его. Функциональность рождает эстетику, а вот наоборот не бывает.HEKOT
13.12.2017 00:21Вот у меня лично нет страсти по всему беспроводному. Но провод на середину комнаты не украшает её точно. Потому мышь беспроводная. Клавиатура проводная, но каждый раз приходится с дивана слезать, чтобы её воспользоваться. Да, пульт от усилителя тоже беспроводной. Они уже давно все проводные.
Ugrum
11.12.2017 10:54Если кнопки на морде ящика есть, то ещё в Советском Союзе такой пульт был изобретён-палка нужной длины+твёрдая рука.
Bookvarenko
11.12.2017 12:24И безбатареечная беспроводная клавиатура, я полагаю, с трекболами и прочими скроллами тоже поддаётся реализации на такой технологии основе. Или это не так?
Ugrum
11.12.2017 13:42Пробуйте, экспериментируйте, благо порог вхождения в разработку на такой технологии практически нулевой. Нужны всего лишь твёрдая рука и зоркий глаз.
kryvichh
12.12.2017 15:14Вообще говоря, пультов бытовой техники не должно быть. Со временем управление должно перейти на голос и жесты.
unxed
12.12.2017 20:54Можно, пожалуйста, оставить кнопки? Не желаю жертвовать тишиной в доме ради того, чтобы не нужно было (о, ужас!) протягивать руку и что-то нажимать. Я и жену болтать по телефону прошу в её комнате, чтобы не создавать в жилище лишнее шумовое загрязнение.
Представьте, что в квартире/доме живет 3+ человек(а), и каждый постоянно командует каким-нибудь девайсом.kryvichh
13.12.2017 01:27Поэтому: на голос и жесты. Я представляю себе примерно так:
— поднял вверх указательный палец на правой руке,
— бытовые электроприборы напряглись,
— посмотрел в сторону телевизора, подмигнул правым глазом, начал медленно двигать палец вправо
— телевизор начал увеличивать громкость.vassabi
13.12.2017 01:32— поднял вверх указательный палец на правой руке,
— бытовые электроприборы напряглись,да вы прямо Карабас-Барабас!
Bookvarenko
13.12.2017 21:51Был неосторожен в жестах — случайно выстирал кошку и смыл собаку тёщи в унитаз.
GerrAlt
11.12.2017 12:37Интересно реально ли имея несколько антенн/устройств отслеживать местоположение создающего помеху устройства? Например реализовать выключение света удаленным выключателем, а чтобы враг не подслушал код выключателя и не вырубал нам свет проверять положение источника сигнала внутри квартиры
safari2012
11.12.2017 18:31Зачем такие сложности?
Чем это лучше RFID меток? Их точно также можно «научить» менять показания от остатка полезного вещества (ну или избытка вредного).Hardcoin
12.12.2017 11:27Можно? А не поделитесь ссылкой, как rfid-метка будет реагировать на уровень?
safari2012
12.12.2017 12:59Там же антенна. Жидкость будет поглощать энергию в зависимости от уровня, а метка сообщать контроллеру. Несколько меток наклеены по бутылке. Каждая сообщит контроллеру если (сколько) приняла.
agat000
Мда, дожили до девайсов, которые не надо заряжать.
Идея конечно интересная. Управляемый дипольный отражатель, если я правильно понял. Расстояние в считанные метры, если для домашнего роутера, но тем не менее.
Как вариант для дискретного порогового датчика — накрученная пружина, по срабатыванию отбивающая свой сигнал.
Например датчик протечки в ванной (так ручьем, как в демо, оно обычно не течет, а сочится).
Блин, я бы попробовал с таким побаловаться.
ilyaplot
Back to the future!
aamonster
Хотите, насмешу? Один из первых пультов дистанционного управления («Zenith Space Command», 1956) не требовал зарядки. Можно сказать, через 60 лет вернулись к истокам =)
Для полноты картины надо эти печатные штуки тоже сделать ультразвуковыми, чтобы избежать необходимости печати токопроводящим пластиком. Например, за счёт создания ультразвуковых резонаторов, наличие которых будет проверять «приёмник»
agat000
Почитал. Впечатлился. Спасибо.
УЗ — тоже вариант. Но тут трудно будет печатать резонатор на заданную частоту, высокие требования к геометрии и качеству материала. Да и сквозь стены/двери УЗ плохо проходит. Хотя да, проще напечатать как получится, а потом предъявить системе для запоминания.
Насчет токопроводящего пластика — думаю его можно заменить площадками с разметкой, на которые потом вручную наносить токопроводящую пасту, краску или полоску фольги. Тогда и однокомпонентный принтер пойдет.
Тут ключевой вопрос — как вообще эта система работает, на каких дистанциях, мощностях роутера.
aamonster
Резонатор на заданную частоту печатать довольно просто (см. резонатор Гельмгольца) и высоких требований к качеству материала нет.
По сути — бутылка (пузырёк + горлышко), причём, если есть место — можно напечатать рядом много резонаторов.
Вопрос только, насколько хорошо он будет чувствоваться.