×
Умный свет позволяет контролировать среду

Что делать, если очень хочется использовать магию в комнате? К примеру, махнули рукой – включился телевизор. Дернули ногой – активировался кондиционер. Фантастика? Нет. Устройство LiSense готово воспринимать любое наше движение в пространстве, используя игру света и тени.

 

Исследователи Дартмутского колледжа разработали систему зондирования LiSense, чтобы сделать все вещи в нашей комнате умными. Она не только использует свет, чтобы ощутить движения людей, но и позволяет пользователям управлять устройствами в их среде с помощью простых жестов.

 

Цель заключается в использовании света и жестов для взаимодействия с техникой по той же схеме, что использует Wii или Kinect, только там датчики фиксируют сами движения, а здесь опираются на данные, полученные от света и тени. Разработчик Ся Чжоу (Xia Zhou) хочет использовать умный свет, чтобы превратить каждый клочок закрытого пространства в когнитивную среду.

 

Умный дом 

«Использование чистого видимого света позволяет нам не только оставаться на связи с интернетом вещей, но и задействовать окружающую среду в реагировании на все то, что мы делаем, – говорит главный разработчик проекта Чжоу. – Умный свет может принести интеллект во все электронные устройства, позволяя им общаться между собой на основе нашего с ними взаимодействия».

 

Чтобы научить LiSense отслеживать движения человека только с помощью света (или его отсутствия), исследователи построили светочувствительный стенд со светодиодными огнями на потолке и датчиками света на полу. Система использует тени, отбрасываемые человеком, стоящим на стенде, для восстановления их в 3D в режиме реального времени. Устройство, по существу, работает по тому же принципу, что тень марионетки.

 

«Рассмотрим человека, стоящего под несколькими огнями, – объясняет Чжоу. – Если мы можем восстановить тень от каждого источника света в другом направлении, мы можем объединить теневую информацию и собрать полную картину действий человека. Затем мы используем эту информацию для поиска и реализации движения 3D-объекта».

 

Чтобы получить свой сверхчувствительный аппарат для человеческого светового зондирования, разработчикам пришлось решить два основных момента. Поскольку несколько потолочных светильников приводили к уменьшению сложных теневых структур на полу, они придумали светомаяки. Это решило проблему, так как отдельные световые лучи собираются из разных источников света для восстановления теневой картины на полу каждым светоприемником. То есть, по сути, теней и нет, есть недостаток света в определенных углах, который и фиксирует техника с помощью светомаяков.

 

Команда также разработала алгоритм, способный принимать собранную информацию с низким разрешением 2D-картины от датчиков на полу и преобразовывать ее в полноценную 3D-картину реконструкции тела человека.

 

LiSense использует достижения видимой связи, где информация кодируется как изменения интенсивности света на высокой частоте. Поскольку большинство общедоступных умных устройств содержат датчики света, они способны принимать данные с помощью мониторинга изменений в свете. То есть устройство может влиять на них через привычные для нас каналы Bluetooth или Wi-Fi, которые присутствуют во всех гаджетах.

 

«Легкие изменения незаметны для человеческого глаза, но датчики света на наших интеллектуальных устройствах могут ощутить изменения и декодировать данные», – говорит Чжоу.

 

В тестах LiSense смог восстановить 3D-скелет человека в течение 16 миллисекунд (мс) в режиме реального времени. Устройство также было в состоянии производить теневые карты всех светодиодов каждые 11,8 мс, что сопоставимо со скоростью захвата видеокадров (без использования каких-либо камер). Система хорошо определяет все формы и размеры тела и готова реагировать буквально на каждый наш жест. Так что, если хотите приготовить кофе, почесав бороду, – LiSense прикажет кофеварке сделать это.

 

Забегая вперед, исследователи планируют уменьшить количество световых датчиков, используемых в системе для интеграции окружающей среды. Они также хотят, чтобы система осмысливала большее количество жестов даже самого слабого уровня. Речь идет даже о самом слабом движении пальца или подмигивании, например. Но что самое главное – умный свет сможет контролировать наше здоровье и поведение, чтобы диагностировать заболевания на ранних стадиях.

 

«Если свет вокруг нас постоянно отслеживает, как мы движемся, и понимает наши жесты все время, конечно, система научится обнаруживать ранние признаки болезней, таких как болезнь Паркинсона и другие, – добавляет Чжоу. – Сейчас пациенты должны носить громоздкие устройства или врачи снимают их на видеопленку, чтобы диагностировать ранние признаки этого заболевания. Но световой системе это не нужно. Она имеет множество преимуществ по сравнению с существующими технологиями. Например, она не создает электромагнитных помех, не проникает через стены и никак не вредит естественному освещению помещения. Она также абсолютно безопасна и имеет пропускную способность в 10 000 раз больше, чем у радиочастотного спектра. Возможности для ее развития фактически не ограничены».

 

Исследователи планируют представить LiSense на 21-й ежегодной Международной конференции по компьютерам и мобильным сетям MobiCom в начале сентября.

 

Автор: Степан Мазур

 

Оригинал фото: Gizmag