Напечатанные предметы выходят в Интернет вещей без электроники на борту

«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 ^[1] 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) ^[2].

Ничего фантастического здесь нет. Специалисты создали технологии, воспользовавшись методом обратного рассеяния ^[3]. 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 ^[4] 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.

Автор: Максим Агаджанов

Источник ^[5]