Drīzumā viedierīču baterija darbosies daudz ilgāk. Latvijas zinātnieki pēta jaunu tehnoloģiju
Šā gada sākumā Latvijas zinātnieki sākuši interesantu projektu "Komunikācijas sistēma caur cilvēka ķermeni ar pielietojumiem ķermeņa mēroga bezvadu tīklos". Tā koordinators Dr. sc. comp. Atis Elsts portālam Jauns.lv skaidro, ka projekta laikā radīsies jaunas zināšanas, kas ļaus nākotnē ražot dažādas viedierīces un sensorus, kas ir drošāki un kuru baterijas darbojas ilgāk.
Projekta galvenais mērķis ir pētīt inovatīvu komunikāciju tehnoloģiju zemas jaudas ierīcēm, kuru sauc par BCC. Tas ir saīsinājums no "Body Coupled Communication", kas tulkojumā no angļu valodas nozīmē "komunikācija caur ķermeni".
Drošāka komunikācija - būs grūtāk noklausīties
"Mums šobrīd parādās arvien vairāk fitnesa aproču, viedo pulksteņu un citu sensoru, ko cilvēki liek sev virsū. Būtībā tas viss vāc datus par cilvēku un bieži vien komunicē pa bezvadu komunikācijas sakariem, kas nozīmē, ka signāls pārvietojas nevis pa vadiem, bet gaisu. Tas nozīmē, ka signālu kāds nevēlams cilvēks vai hakeris var noklausīties.
Tas, ko mēs pētām, ir alternatīva, kā starp šiem sensoriem komunicēt, izmantojot nevis gaisu, bet paša cilvēka ķermeni kā vadošu elementu. Mūsu mērķis ir darīt tā, lai signāls paliktu iekšā ķermenī, lai to nevarētu pa gabalu noklausīties. Tur mēs izmantojam "komunikāciju caur ķermeni" jeb BBC," Elsts skaidro projekta būtību, piebilstot, ka šī tehnoloģija ir atklāta jau pirms aptuveni 20 gadiem, bet līdz šim vēl nav nekur komerciāli izmantota.
Baterija darbosies ilgāk
Zinātnieki plāno, ka tehnoloģija būs ne tikai drošāka, bet arī prasīs mazāku raidīšanas jaudu, līdz ar to ļaus ietaupīt uz bateriju - cerams, ka nākotnē viedierīču baterija darbosies ilgāk, nekā tas ir šobrīd, kad tā var izturēt pat tikai vienu dienu.
Pētnieki pieņēmuši, ka cilvēka ķermenis labāk pārraida šo signālu, tāpēc vajadzēs mazāk jaudas. "Ja kādam liekas, ka WiFi viņu apstaro ar radioviļņiem un tas ir slikti, tad "komunikācija caur ķermeni" jeb BBC ļautu raidīt signālus ar daudz mazākām jaudām. Viņš arī piebilst: "Nav iemesla domāt, ka WiFi vai Bluetooth signāli būtu kaitīgi veselībai. Nav zinātniska pamatojuma tā domāt."
Nav saistības ar Covid-19 čipiem
Zinātnieki norāda, ka viņu projektam nav saistības ar nepamatotām leģendām par čipiem, ko Covid-19 vakcinācijas procesā it kā ievadot cilvēku ķermeņos. Tāpat viņi projekta laikā nepētīs, vai vakcinētajiem cilvēkiem atšķiras rezultāti.
"Šis projekts noteikti nav saistīts nekādā ziņā ar Covid-19 vakcīnām un čipu likšanu. Tas saistīts tikai tik ļoti abstraktā veidā, ka mēs pētām tehnoloģiju, kas principā var tikt izmantota, lai komunicētu cilvēka ķermeņa iekšpusē. Čipi, ko likt cilvēkam, vēl īsti nav uztaisīti, jo ir jautājums, kā čipus tādā gadījumā pabarot, kā tiem dot enerģiju. Ja tie ir cilvēka iekšpusē, tad ir skaidrs, ka bateriju tur nomainīt nevarēs, tāpēc šobrīd nemaz nebūtu iespējams masveida čipošanu."
Projekts nav ļaundabīgs
Vienlaikus Elsts pieļāva, ka nākotnē var būt visādi: "Es gribu teikt, ka jebkuru tehnoloģiju var izmantot gan labos, gan sliktos nolūkos." Tāpēc cilvēkiem ir svarīgi saprast arī zinātnisko daļu, ko ar mums ir iespējams izdarīt un ko dara. "Ir ļoti svarīgi saprast, lai nebūtu tā, ka bez mūsu piekrišanas dara kaut ko tādu, ko mēs nesaprotam."
Viņš aicina cilvēkus neuztraukties par šo projektu, jo tas nekādā ziņā nav ļaundabīgs. "Tas ir projekts, kas var mums dot jaunu komunikāciju tehnoloģiju, ko var izmantot reālos pielietojumos. Projektā nav nekā ļaundabīga, par ko cilvēkiem uztraukties," Elsts uzsver.
Savākt datus par situāciju Latvijā
Projektam ir vairāki uzdevumi. Pirmkārt, savākt datus par BCC signālu izplatīšanos caur cilvēku ķermeni Latvijas iedzīvotāju vidū. Paredzēts izveidot mērījumu stendu, kas ļaus izmērīt signāla zudumus no raidošā elementa līdz uztverošajam elementam brīdī, kad tiem pa vidu ir cilvēka ķermenis.
Uz brīvprātīgajiem dalībniekiem tiks izmērīta signāla izplatīšanās un noteikts, kā to ietekmē tādi parametri kā dzimums, vecums, ķermeņa masas indekss u.c. Lai veiktu šos mērījumus, pie pētījuma dalībnieku ādas tiks īslaicīgi (dažas minūtes) pieslēgti metāla kontakti (elektrodi). Netiks veiktas invazīvas procedūras vai dalībniekiem uzstādīti jebkādi sensori.
Lai signāls "aizietu" no kājas līdz viedpulkstenim
Otrais uzdevums ir izveidot matemātisku modeli par BCC signālu izplatīšanos caur cilvēka ķermeni. Šis uzdevums izmantos datus, lai konstruētu modeli, kurš apraksta signāla zudumus atkarībā no sūtītāja ierīces attāluma līdz saņēmējai ierīcei, kā arī citiem parametriem.
Modelis ļaus pateikt, ar kādu jaudu jāraida, lai signāls “aizietu”, piemēram, no kustību sensora uz kājas līdz viedajam pulkstenim uz rokas, un ar kādu jaudu jāraida, lai tas “aizietu” līdz pulkstenim no sirdsdarbības sensora krūšu apvidū.
Katram cilvēkam specifisku raidīšanas jaudu
Trešais uzdevums ir izpētīt un papildināt starptautisku protokolu komunikācijai caur cilvēka ķermeni. Starptautiskā inženieru organizācija IEEE ir definējusi savu standartu ķermeņa mēroga bezvadu tīkliem. Ir noteikts protokols komunikācijai caur cilvēka ķermeni. Latvijas zinātnieku uzdevums ir šo protokolu eksperimentāli izpētīt un piedāvāt uzlabojumus, piemēram, katram cilvēkam specifisku raidīšanas jaudu atkarībā no tā, cik labi signāls izplatās viņa ķermenī.
Neuzstādīs konkrētus sensorus
Elektronikas un datorzinātņu institūta pārstāvji skaidroja, ka šobrīd nav gatavu, komerciāli pieejamu sensoru, kas prastu "sarunāties", izmantojot BCC tehnoloģiju. Projekts neparedz konkrētu sensoru uzstādīšanu un izmēģināšanu, jo tā mērķis ir komunikāciju tehnoloģijas uzlabošana.
Tomēr Latvijas zinātnieki šo tehnoloģiju komunikāciju uzlabos konkrētiem pielietojumiem, un tas ir specifiskiem sensoru veidiem, jo atšķirīgi sensoru veidi izvirza atšķirīgas prasības, piemēram, datu apjoms, aizture, uzticamība. Zinātnieki min līdzību: video pārraidei bez vadiem ir nepieciešams WiFi, bet skaņas pārraidei pietiek ar Bluetooth.
Sensori veselības aprūpē
Projekts fokusējas uz komunikāciju starp viedajiem pulksteņiem un sensoriem ilgstošai cilvēku biometrisko parametru novērošanai. Šobrīd šīs ierīces komunikācijai izmanto Bluetooth vai WiFi.
Populārākie piemēri ir kustību sensori aktivitātes un soļu skaita mērīšanai (Fitbit u.c.), pulsa un asinsspiediena sensori, krūšu josta sirdsdarbības novērošanai, glikozes sensori cukura sastāva noteikšanai utt.
Implantētie sensori
Nākotnē tie var būt arī implantētie sensori, kuri šobrīd vēl atrodas pētniecības stadijās, piemēram, ķirurģijas laikā ievietoti sensori, kuri seko līdzi dzīšanas procesam un brīdina par komplikāciju risku, vai arī implanti, kas ķirurģijas vietā dzīšanas procesa laikā nodrošina lokālu antibiotiku piegādi.
Šādi sensori var atvieglot medicīniskā personāla darbu, sniedzot viņiem detalizētu, objektīvu informāciju par pacientiem. Tāpat tie var palīdzēt pašiem pacientiem novērot cukura līmeni savās asinīs, kā arī palīdzēt sportistiem un aktīvā dzīvesveida entuziastiem labāk organizēt treniņus, uzturu, un novērtēt progresu.
Datu pārraide bez vadiem
BCC ir tehnoloģija, kas ļauj datus pārraidīt bez vadiem. Citi plašāk zināmi bezvadu pārraides veidi ir WiFi, Bluetooth un mobilo sakaru tīkli. Visas šīs tehnoloģijas datu pārraidei izmanto elektromagnētisko starojumu. Ir arī citi bezvadu datu pārraides veidi, kas strādā tuvākos attālumos, piemēram, RFID, kuru izmanto bezkontakta bankas kartēm, e-talonam un citur, kur vajadzīgs identificēt konkrētu objektu. Līdzīga ir arī mobilajos telefonos esošā NFC tehnoloģija (Near Field Communication).
Atšķirībā no WiFi un Bluetooth, BCC signāls slikti izplatās pa gaisu: tam ir lieli zudumi. Tas ļauj mazāk raizēties par to, ka BCC signālu noklausīsies nevēlamas personas. Lielākā BCC signāla daļa izplatās caur ādu, līdz ar to lielākā daļa elektriskā lauka neizplatīsies līdz dziļākiem audiem.
Vai tas ir droši?
Starptautiskā inženieru ir noteikusi drošības standartu cilvēku saskarei ar elektriskajiem, magnētiskajiem, un elektromagnētiskajiem laukiem. Standarts nosaka, ka maksimālā strāva kontaktā ar cilvēka ķermeni projektā lietotajā frekvenču joslā nedrīkst pārsniegt 16,7 miliampērus. BCC signāla pārraidei pietiek ar ievērojami mazāku strāvas daudzumu, piemēram, pašreizējam raidītāja prototipam kontakta strāva ir zemāka par miliampēru.
BCC izmanto zema sprieguma mainīgas frekvences signālus. Salīdzinot ar WiFi vai mobilo telefonu izmantotajām frekvencēm, BCC izmantotās frekvences ir zemas un raidītāja jaudas nelielas.
Pētījums ar brīvprātīgajiem
Pirms projektā tiks uzsākts pētījums ar brīvprātīgajiem, ar tā detalizētu aprakstu un motivāciju iepazīsies Elektronikas un datorzinātņu institūta ētikas komisija. Visiem brīvprātīgajiem tiks izsniegta forma piekrišanas izteikšanai ar detalizētu uz viņiem veicamo mērījumu skaidrojumu. Brīvprātīgajiem jebkurā brīdī būs iespējams pārtraukt dalību projektā, neminot tam iemeslus, kā arī pieprasīt dzēst viņu datus. Pētījums paredz arī aptaujāt brīvprātīgos par šīs tehnoloģijas sociālo pieņemamību.
Pirmos eksperimentālos mērījumus datu kopas ievākšanai veiks uz pašiem projektam dalībniekiem.
Brīvprātīgie ir vajadzīgi tikai datu kopas ievākšanai, kas prasa tikai dažu minūšu garu mērījumu uz katra brīvprātīgā. Citi projekta uzdevumi, piemēram, protokola izstrāde, tiks veikta izmantojot simulācijas datorā un eksperimentus uz mākslīgās ādas substrāta.
Projekts neparedz implantu uzstādīšanu. Turpmākie šīs tehnoloģijas pielietojumi var ietvert arī komunikāciju ar implantētiem sensoriem, bet tas nav šī projekta mērķis. Ja turpmāk tādi projekti tiks realizēti, tajos tiks iesaistīti profesionāli mediķi un saņemta atļauja no atbilstošajām ētikas komisijām.
Projekts sākās šī gada janvārī un ilgs līdz 2023.gada beigām. Tā kopējais finansējums ir 300 tūkstoši eiro no valsts budžeta.
