Разработка носимых устройств – одно из перспективных направлений развития техники

Улицы городов на самом деле могут выглядеть иначе – чистые и не завешенные рекламными баннерами. А тексты можно писать движением руки в воздухе! Такие возможности дают электронные устройства, цель которых сделать комфортнее наш быт и улучшить жизнь. При этом сами такие устройства становятся всё более удобными.

Наступает эра носимой электроники. Её тенденции отслеживаются по моде на очки виртуальной реальности, а также браслеты, обладающие большим разнообразием встроенных функций. Некоторые современные разработки могут давать прогноз самочувствия человека, тем самым способствуя оказанию своевременной медицинской помощи. Современная носимая электроника – это совершенно разнообразные по функционалу устройства, границы их применения установлены лишь нашей фантазией. Создаются устройства, помогающие всё быстрее и эффективнее справляться с поставленными задачами.

Самое удивительное, что придумывать и воплощать в жизнь самые фантастические идеи могут даже школьники. Мировые лидеры индустрии высоких технологий поддерживают молодых изобретателей, благодаря чему у них есть возможность проявить себя в мире науки.

Профильные конкурсы проводятся во многих странах. Такие конкурсы зачастую являются отборочными этапами престижнейших всемирных научно-технических соревнований, открывающих молодым изобретателям путь в большую науку. К примеру, всероссийский конкурс «Ученые будущего» является отборочным этапом «Малой нобелевской премии» Intel ISEF. В этом году здесь была открыта новая актуальная секция «Носимая электроника». Первые победители в этой номинации показали, что юные изобретатели ни в чем не уступают, а зачастую даже превосходят в технической подготовке и амбициозности своих старших коллег.

Вот что рассказывает Даниил Веловатый из Новосибирска, лауреат Первой степени конкурса «Ученые будущего» в категории «Носимые устройства» о себе и проекте «Инфосфера», цель которого связать всю электронику в единую сеть:

«С детства меня интересовало, из чего сделаны различные приборы и как они работают. Именно поэтому в детстве мной было переломано много техники, которую мне отдали «разбирать». Со временем я стал что-то придумывать сам. Дедушка и папа помогали мне это реализовать. Года два назад я узнал про программируемые микросхемы – микроконтроллеры. Это, по сути, маленькие компьютеры с памятью, процессором и набором интерфейсов для взаимодействия с электроникой и датчиками.

Работа над конкурсным проектом была начата в летней школе совместно с одноклассником Максимом Хивинцевым. Проект «Инфосфера» с технической точки зрения является комплексом аппаратных и программных решений, представляющих собой сеть наподобие "Интернета вещей", в которую включен и человек. Сюда входит программное обеспечение для оборудования, специальные устройства, сетевые протоколы. К примеру, медицинские датчики, установленные на теле человека. Первый прототип жестовой перчатки, соединённой с компьютером, мы создали в летней школе. Компьютер выполнял простейшие команды по командам, подающимся с перчатки. Например, при показе презентации я перелистывал слайды с помощью жестов, что очень понравилось слушателям. Затем мы продолжили работу. Мной была собрана новая перчатка и блок, содержащий мини-компьютер и аккумуляторы к нему. Максим писал софт для обработки данных с перчатки, а ещё один наш одноклассник написал сервер, собирающий все показания.

Цель проекта «Инфосфера» - объединение всех устройств в единую сеть: как умный дом, только в больших размерах. Кроме того, в эту сеть можно интегрировать человека.  «Умных» устройств становится всё больше, а управление ими всё сложнее. Если человек будет интегрирован в это информационное поле, то управлять всем и получать информацию он сможет из любой точки мира. Датчики, установленные на теле человека, будут собирать данные о его здоровье. После анализа этих данных врачу будет проще поставить диагноз. В критических случаях автоматически может быть вызвана скорая медицинская помощь. Большую часть информации можно будет увидеть в дополненной реальности, которую будет легче организовать при нахождении в сети всех устройств. Так, например, можно будет убрать с улиц все вывески и всю рекламу и перенести всё это в виртуальную реальность. Освободившее место можно отвести подо что-то красивое, например, разбить цветник или посадить деревья.

В настоящее время мы находимся в окружении электроники: микрочипы есть практически в каждом устройстве. Это упрощает нашу жизнь. Цель носимой электроники - расширить человеческие возможности. Это важная отрасль развития, практически пустующая в настоящий момент, но, видимо, очень скоро она станет весьма популярной».

Широкий спектр возможностей носимой электроники позволяет реализовать как глобальные идеи, касающиеся общества в целом, так и небольшие, но не менее важные проекты, способные многим людям облегчить жизнь.  Например, «Перчатка для сурдоперевода» - проект, получивший II место в категории «Носимые устройства» конкурса МГУ и Intel «Ученые будущего».

Рассказывает автор проекта Максим Смирнов из Москвы:

«Я в детстве мечтал стать электриком. Тогда программирование не было широко распространено, и я не знал, что это такое. Впервые в три года я соединил лампочку с батарейкой и с этого всё и началось. На любой праздник лучшим подарком для меня были лампочки, провода и тому подобное. Если мне дарили какую-либо игрушку на батарейках, то я первым делом стремился её разобрать, чтобы посмотреть, как она устроена. С годами я учился и развивался в технологической сфере. Четыре года назад я впервые поехал в лагерь с техническим уклоном NRJCamp. Здесь я стал заниматься программированием, компьютерной графикой, конструированием роботов. Корпорация Intel в 2014 году предложила ребятам в лагере разработать проекты на основе платы Intel Galileo. Возникло желание сделать что-то новое, чего нигде и никогда ещё не было. Я сразу представил себе устройство, которое можно взять с собой и которое принесёт пользу людям. Раньше предпринимались попытки создать что-то подобное моей перчатке, но все проекты так и остались на стадии прототипов и не были доведены до производства.

Моя первая перчатка была сделана из подручных средств, её не хотелось представлять на всеобщее обозрение. Поэтому с сентября я всё начал сначала. Полностью была переписана программа для функционирования устройства, все контакты перепаяны заново. Можно сказать, что устройство было создано ещё раз. Иногда хотелось всё бросить, так как казалось, что ничего не получается. Но проект был доведен до конца благодаря подбадриванию и помощи руководителя, Александра Максимовича Ворона. Некоторые вещи пришлось корректировать в последние ночи перед конкурсом.

Перчатка устроена несложно: на каждом пальце есть резистор сгиба, сопротивление которого меняется в зависимости от степени сжатия пальца. На плату Intel Galileo отправляются данные с каждого датчика. В зависимости от жеста на дисплее выводится соответствующая буква и в результате на экране пишется текст. Сейчас я занимаюсь доработкой принципа функционирования устройства, в состав которого добавлен гироскоп, отслеживающий положения руки в пространстве, и акселерометр, что позволит максимально приблизить жесты к сурдоязыку».