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Tânia Almeida Ferreira de Sousa
Junho/2012
Computação Vestível
“Wearable Computing”
Instituto de Matemática e Estatística da USP IME/USP
MAC5743-2 Computação Móvel
Prof.Dr. Alfredo Goldman
Introdução
História
Projeto
Aplicações
Eventos Anuais 2012
Aspectos Positivos
Conclusão
Referências
15/Junho/2012
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Introdução
O que é Computação Vestível? – É um tipo de computador adicionado ao corpo de
uma pessoa através da roupa que se veste, controlado por ela, permanentemente ligado e acessível.
– É um dispositivo que está sempre presente e com o qual pode-se interagir enquanto se realiza outras atividades normais como por exemplo caminhar.
– Mãos ficam livres para operar controles.
– A Computação Vestível move a computação do desktop para o usuário.
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Introdução
O que é Computação Vestível? – Está entre as áreas de pesquisa que mais
crescem na Computação Móvel e na Computação
Ubíqua
O que é Computação Ubíqua? – Mark Weiser- Xerox - 1991
– Computadores farão parte de todos os objetos de
forma integrada e onipresente.
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Computação Vestível
História
1268 – Primeira menção a Óculos
1762 – Primeiro Relógio de bolso
1907 – Aviador Alberto Santo Dumont solicita a criação do primeiro relógio de pulso.
Séc. XX - 1960´s – Edward O. Thorp – inventor da teoria da contagem de cartas do blackjack e Claude Shannon ( pai da Teoria da Informação ) construiram dispositivo de sincronismo computadorizado. O sistema consistia em um computador ánalógico projetado para predizer Roleta. Consistia em uma embalagem de
cigarros com 4 botões. Utilizava um leitor de dados para obter a velocidade da roleta, que eram processados para o cálculo do posicionamento e tons musicais eram emitidos via rádio ao aparelho no ouvido do apostador. Foi testado em Las Vegas, funcionou corretamente e publicado em 1969 mas não foi utilizado devido aos problemas com fios.
1960 - Helig – Registra patente do Head-Mounted stereophonic television Display(HMD)
1960 – Manfred Clynes – palavra Cyborg – cybernetic organism – ser biológico com partes eletrônicas e robóticas.
1972 – Alan Lewis inventa um computador portátil com camera digital. para prever roletas. A predição era sussurrada e enviada via rádio para o apostador.
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Computação Vestível
História
Steve Mann – PhD em Ciências e Artes.
– Invenções na área de fotografia computacional
– 1970´s - Apresentação de seus trabalhos ao Eye
Tap technology – MIT Wearable Computing
Project
– 1981 - projetou e construiu uma mochila:
computador portátil multimídia com texto, gráficos
e capacidades multimídia, bem como capacidade
de vídeo (câmeras fotográficas e outros sistemas).
– 1994 - criação da Webcam Vestível Wireless
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Computação Vestível
História
Evolução da Computação Vestível
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Computação Vestível
História
1996 – DARPA – Defense Advanced Research Projects Agency - patrocina workshop“Wearables in 2005”
2000´s
– Kevin Warwick - Projeto Cyborg – colar ligado eletronicamento ao sistema nervoso mudava de cores entre vermelho e azul.
– Dr. Bruce H. Thomas e Dr. Wayne Piekarski – sistema de computador vestível Tinmith para suportar realidade aumentada. Trabalho realizado no Laboratório de Computação Wearable na University of South Australia.
2010 – Normatização IEEE - Tecnologias Rede sem fio – Bluetooth(IEEE 802.15.1) . - Interfaces para WPAN(Wireless Personal Area Network) e WBAN(Wireless Body Area Network)
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Computação Vestível
Projeto
Wireless
Network
Input Device Display Device
Video Camera
Low Power Indicator Power Supply
Com port VGA out
Fra
me gra
bber
Netw
ork
card
Parallel port Back plane
Main Unit
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Computação Vestível
Projeto
Dispositivos de Entrada – Reconhecimento de fala
– Teclados e teclados de acorde
– Mouses, joysticks, trackballs
– Botões, discagem
– Rastreamento Olhos
– Caneta
– Gestos
– Leitor de código de barra
– Dispositivos de captura de vídeo, microfones, localizadores, GPS.
– Outros dispositivos exóticos tais como sensores sob a pele.
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Computação
Vestível
Projeto
HMD
Alerta sonoro
Mensagens de texto
Gráficos
Saída
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Computação Vestível
Projeto
Saída em HMD, alerta sonoro, mensagens de texto, gráficos
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Computação Vestível
Projeto
Realidade Aumentada - HMD
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Computação Vestível
Projeto
Eye Tracking – Rastreamento Ocular
– O movimento ocular é tipicamente dividido entre
fixações e movimentações. A série resultante das
fixações e movimentações é chamada “caminho
do escaneamento”.
Heatmap (mapa de
calor) incluindo os
primeiros 20 segundos
de olhar
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Computação Vestível
Projeto Tabela: Tipos de Sensores x Utilização
Sensor Estímulo Utilização
Mecânico Posição, aceleração, força,
deslocamento, moldes,
aceleração
Detectar movimento, peso
dos objetos de pessoas
Biológico Batimentos cardíacos,
temperatura corporal,
atividade neural e taxas
respiratórias.
Medição do humor das
pessoas, estado mental e
estado físico
Acústico Volume, frequência, fase e
alterações
Detectar sons e
reconhecimento da fala
Ótico Emissividade, refração, luz,
frequência de onda, brilho
Detecção de visão do
computador, detecção de
presença e movimento
IR(infrared) infra-vermelho
Ambiente Temperatura, umidade Monitoramento de
condições ambientais
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Computação Vestível
Projeto
Chips Sensores
BioSensores Interface de Sensor
Sensores
Biométricos
Sensor de Temperatura
Sensores de
Inércia
Sensores de Luz
Sensores
Magnéticos
Chips Sensores são circuitos integrados usados para detectar ou
responder às alterações de parâmetros de estímulos físicos e
converter em sinais elétricos.
Body ANT (Kussrow)
Sensor de Aceleração
ETH – Zurich -
Wearable Computing
Lab
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Aplicações
Esportivas
• O SwimRecorder (Bächlin, Strohmann) foi
desenvolvido dentro do projeto OSwimMaster para gravar o movimento do corpo(3D-aceleração) e a pressão da água durante a natação.
• Monitoramento de parâmetros de desempenho em natação. Por exemplo o tempo por pista, a velocidade de nado e do número de cursos por faixa de rodagem.
• Por outro lado, podem ser testados e avaliados online outros fatores específicos de estilo como equilíbrio do corpo, a rotação do corpo e da trajetória braçada.
ETH – Zurich -
Wearable
Computing Lab
Dirigido pelo Prof.
GerHard Troster
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Aplicações
Esportivas
Remo ( Tessendorf, Gravenhosrt)
• O remo é um dos mais antigos esportes olímpicos. Exerce todos os principais grupos musculares e melhora a resistência cardiovascular e de força muscular.
• ForamuUsados sensores de movimento miniaturizados no corpo e no barco para medir na água.
• Finalidade de melhorar a técnica de remo e velocidade.
ETH – Zurich -
Wearable
Computing
Lab
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Aplicações
Esportivas
• A forma de medição mais comuns para corrida são
dispositivos portáteis para avaliação de desempenho como: cronômetros, monitores de freqüência cardíaca e rastreadores GPS.
• Para as análises cinemáticas desenvolvemos ETHOS(ETH onBody Sensor), uma pequena e leve, unidade de medida inercial discreta (IMU), que permite a monitoração de corpo inteiro movimento.
• Dois sensores de aceleração ligados ao pé do atleta e do quadril são suficientes para a análise de desempenho.
ETH – Zurich -
Wearable
Computing
Lab
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Aplicações
Música
• Pesquisa consiste na análise através de sensores que
reconhecem padrões de movimento e registram alterações nos movimentos e fadiga do músico durante execução de uma peça.
• Finalidade de prevenção de doenças por movimentos repetitivos.
ETH – Zurich -
Wearable
Computing
Lab
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Aplicações
Entretenimento e
Medicina
Autorama movido com
a força do pensamento
(Riccardo Giraldi - Director Criativo da B-Reel-UK)
Funcionamento:
• Um dispositivo medidor de atividade cerebral capta o nível de
atenção e a concentração do competidor
• Essa informação é processada em um microcontrolador Arduíno
• A partir daí, os impulsos elétricos passam por um computador que
consequentemente controla o autorama.
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Aplicações Entretenimento e
Medicina
Interface "brain-machine"
"cérebro-máquina“
Entrevista: Dr. Birajara Machado – Albert Einstein
Dr. Miguel Nicolélis
Funcionamento:
• Controlar um braço mecânico apenas com a força do pensamento.
• Integração pode eliminar as limitações do corpo humano
• A atividade cerebral já é usada para trabalhos com reabilitação de pacientes
com deficiências motoras ou paralisia.
• É possível também prever ataques epiléticos, reabilitar vítimas de acidentes
vasculares cerebrais e até tratar pacientes com Alzaimer e Mal de Parkinson.
• Cenas de ficção científica - apenas com a atividade cerebral, uma pessoa seria
capaz de, por exemplo, controlar um exoesqueleto.
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Aplicações Entretenimento e
Medicina
Bicicleta Prius x Parlee
Troca marchas com a força
do pensamento
Funcionamento:
• O projeto é resultado da união entre a Parlee (fabricante de
bicicletas customizadas) e a Toyota
• Essa informação é processada em um microcontrolador Arduíno
• Bike utiliza sensores que leem ondas cerebrais. Mas, para o uso,
é necessário um treinamento especial
•Um aplicativo para iPhone é a base do treino, no qual um cubo
deve ser movido para cima e para baixo para que o
neurotransmissor compreenda as ondas e aumente ou diminua as
marchas.
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Aplicações
Aplicações médicas - Holter
• Dispositivos sob a pele para
regular parâmetros fisiológicos
ou conectar sensor para
próteses.
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Aplicações
Smart textiles
Projeto Nano-teraTecInTex – fibras de sensores Eletrônicos
SMASH Shirt (Harms, Holger) Detecção e processamento através de sensores de movimento para o reconhecimento de padrões e Classificação de Posturas do corpo. Desenvolvido usando compostos de silicone tornando a camisa confortável e flexível.
ETH – Zurich -
Wearable
Computing Lab
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Aplicações
SMASH SMArt SHirt (Harms, Holger)
ETH – Zurich -
Wearable
Computing Lab
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Aplicações
Medicina
Acessórios para
Deficientes Visuais e Auditivos Pesquisa internacional
• Óculos com legendas para filmes. O aparelho voltado para pessoas
com deficiência auditiva, permite que o usuário leia as legendas nas
lentes dos óculos.
• softwares leitores de tela Virtual Vision, de computadores, celulares
e de tablets para deficientes visuais. Trata-se de um sistema que Le
as informações que aparecem no monitor dos aparelhos. Programa
já se encontra no pais e algumas empresas oferecem esse beneficio
para os funcionários que precisam.
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Aplicações
Medicina
Mobile Lorm Glove Design Research Lab
Universidade de Berlim
• Luva para Deficientes Visuais e Auditivos
• Para usar os novos dispositivos tecnológicos, como smartphones e tablets
• Funciona através de sensores de pressão localizados na palma da luva.
• Acessar o correio eletrônico, ler e escrever mensagens e até acessar o
conteúdo de livros eletrônicos.
• Os dados são transmitidos via Bluetooth da luva para o dispositivo portátil
que se quer utilizar.
• Se o usuário receber uma mensagem, por exemplo, os motores vibratórios
da parte posterior da luva emitirão um sinal.
• Na parte posterior da luva estão os motores que sinalizam quando o usuário
recebe uma mensagem
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Aplicações
Jaqueta mp3blue
Rosner - Wearable Electronics
• Funções como "mobile telefonar
via bluetooth" e "mp3player" são
construídos dentro do jaqueta
masculina com o nome "mp3blue“
• Os controles da mp3blue como
por exemplo o teclado maleável,
estão todos embutidos na manga
esquerda do blusão.
• Feito de um tecido especial
condutor de electricidade, criado
por uma divisão especial da
Rosner, a Wearable Electronics
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Aplicações
• Ergonomia – Bike Fit
• Ajustes da bike não só para o profissional, mas para
qualquer um que queira ter conforto ao pedalar e assim evitar
lesões por movimentos repetitivos.
• Sensores
infravermelhos
são colocados
nas principais
articulações do
ciclista.
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Aplicações Militares
HMD –usado por Piloto de Caças Aéreos - HMD permite ver o ambiente externo
simultaneamente com informações de vôo e outros dados. As imagens mudam com a mudança da cabeça do piloto.
O rastreador permite
que o computador de
missão saiba onde o
piloto está olhando
para apontar armas até
o alvo, e o computador
pode ajudar o piloto a
encontrar e identificar
alvos no ar e em terra.
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Aplicações
Projeto Google Glass -Criador Sebastian Thrun
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Eventos Anuais - 2012 ISWC 2012
International Symposium on Wearable Computers
18 a 22 de Junho de 2012
Newcastle University, UK
16º Simpósio Internacional sobre computadores vestíveis
• Principal fórum para computação vestível e questões relacionadas
com o corpo e tecnologias.
• Público Alvo: Pesquisadores, fornecedores de produtos, designers
de moda, fabricantes têxteis, usuários e profissionais afins para
compartilhar informações e avanços em computação vestível
• Objetivos: Explicitamente ampliar a inclusão de telefones celulares
e aplicativos na computação vestível.
Workshops
•Introdução à prototipagem com Arduino para Engenheiros de Software
•Como industrializar AR Wearable?
•1º Workshop sobre Sistemas Wearable para aplicações de Realidade Aumentada Industriais
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Computação Vestível
Conclusão
Aspectos Positivos Inovação e evolução da computação móvel e da
tecnologia da rede sem fio, nanotecnologia, artes
plásticas e medicina
Traz liberdade de movimentos
Agiliza a comunicação – não precisa buscar o celular
– utiliza comandos de voz para realizar uma ligação
ou responder a um chamado.
Na medicina, traz qualidade de vida para pessoas
com problemas motores, visuais e de audição
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Computação Vestível
Conclusão
Visão do Futuro
Muito Trabalho a Fazer ... Pesquisas, protótipos e acessórios – EUA, Japão, Inglaterra, Alemanha, Itália, Suiça
Brasil está no início
Necessidade de integração das áreas de pesquisa, engenharia, indústria e designers de moda para o desenvolvimento de tais projetos com qualidade e sensibilidade humana.
Pesquisas para Evolução da Computação Vestível com/sem fio: • Campo da nanotecnologia
• Engenharia – robótica – próteses com movimentos aperfeiçoados e materiais mais leves
• Evolução das baterias, redução de consumo de energia, redução no aquecimento dos acessórios
• Integração entre acessórios de redes pessoais sem fio - WPAM
• Ciência da Computação: tratamento de falhas de comunicação, interferências e segurança nas informações
• Evolução dos sistemas de segurança pessoal como localização de pessoas e acesso a locais
• Campo bio-robótica para a construção dos novas próteses que realizem movimentos como nos jogos eletrônicos – quase perfeitos.
• Artes plásticas e designers para a criação de novos tecidos para revestimento destas próteses eletrônicas para melhoria da autoestima das pessoas com problemas motores, visuais e auditivos
• Medicina - implantação de sensores em meio externo para a conexão das próteses eletrônicas de melhor visual, de forma simples e segura
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Referências http://www.sonymobile.com/us/products/accessories/smartwatch/^
http://www.tecmundo.com.br/google/23693-project-glass-nao-sera-tao-impressionante-como-promete-admite-
google.htm#ixzz1vSYINzqf
http://beta.globalspec.com/productfinder/semiconductors/sensor_ic
http://blogs.anhembi.br/congressodesign/anais/computacao-vestivel-panorama-historico-e-conceitual/
http://blogs.estadao.com.br/link/tag/computacao-vestivel/
http://books.google.com.br/books?hl=pt-BR&lr=&id=-
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Referências
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http://olhardigital.uol.com.br/produtos/central_de_videos/bike-fit-a-tecnologia-a-servico-dos-ciclistas
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http://olhardigital.uol.com.br/produtos/central_de_videos/programa-367---13-05-2012#|0|0|1|2
http://olhardigital.uol.com.br/produtos/digital_news/noticias/google-glass-tira-fotos-em-acao
http://olhardigital.uol.com.br/produtos/digital_news/noticias/que_tal_uma_bicicleta_que_troca_as_marchas_com_a_forca_do_seu_pens
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Referências
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em-games&catid=71:ciencia-e-tecnologia&Itemid=62
http://www.pcs.usp.br/~interlab/Fundamentos_e_Tecnologia_de_Realidade_Virtual_e_Aumentada-v22-11-06.pdf
http://www.profissionaisti.com.br/2009/07/havaiano-cria-em-casa-seu-proprio-computador-vestivel/
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cardiacos.html
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Referências http://www.tecmundo.com.br/celular/4406-como-funcionam-acelerometros-e-giroscopios-.htm
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http://www.wearable.ethz.ch/research/groups/context
http://www.wearable.ethz.ch/research/groups/health
http://www.wearable.ethz.ch/research/groups/Music
http://www.wearable.ethz.ch/research/groups/platforms
http://www.wearable.ethz.ch/research/groups/sports
http://www.wearable.ethz.ch/research/groups/textiles
http://www.wearable.ethz.ch/research/groups/textiles
http://www.wearable-consult.com/index_en.html
http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=9c6W4CCU9M4
https://www.google.com.br/search?q=holter+24+horas&hl=pt-
BR&prmd=imvns&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=DgXRT4y0CcmJ6AGwkfXjDw&sqi=2&ved=0CHYQsAQ&biw=1092&bih=51
7
Jornal metro –14 maio 2012-05-25 pág. 9
1999 Third International Conference on Knowledge-Based Intelligent Information Engineeing Systems Aug-I' Sept 1999, Adelaide,
Australia