Junho/2012 Prof.Dr. Alfredo Goldman Computação Vestível...

Tânia Almeida Ferreira de Sousa

[email protected]

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

Tânia A.F. Sousa E_mail: [email protected] 2

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.

15/Junho/2012


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.

15/Junho/2012



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.

15/Junho/2012



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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História

Evolução da Computação Vestível

15/Junho/2012



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)

15/Junho/2012



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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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.

15/Junho/2012


Computação

Vestível

Projeto

HMD

Alerta sonoro

Mensagens de texto

Gráficos

Saída

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Projeto

Saída em HMD, alerta sonoro, mensagens de texto, gráficos

15/Junho/2012



Projeto

Realidade Aumentada - HMD

15/Junho/2012



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

15/Junho/2012



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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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 - Acessórios Entretenimento

15/Junho/2012


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

15/Junho/2012


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

15/Junho/2012


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

15/Junho/2012


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

15/Junho/2012


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.

15/Junho/2012


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.

15/Junho/2012


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.

15/Junho/2012


Aplicações

Aplicações médicas - Holter

• Dispositivos sob a pele para

regular parâmetros fisiológicos

ou conectar sensor para

próteses.

15/Junho/2012


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

15/Junho/2012


Aplicações

SMASH SMArt SHirt (Harms, Holger)

ETH – Zurich -

Wearable

Computing Lab

15/Junho/2012


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.

15/Junho/2012


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

15/Junho/2012


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

15/Junho/2012


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.

15/Junho/2012


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.

15/Junho/2012


Aplicações

Projeto Google Glass -Criador Sebastian Thrun

15/Junho/2012


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

15/Junho/2012



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

15/Junho/2012



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

15/Junho/2012


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

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http://books.google.com.br/books?hl=pt-BR&lr=&id=-

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15/Junho/2012


Referências

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http://www.clicrbs.com.br/blog/jsp/default.jsp?source=DYNAMIC,blog.BlogDataServer,getBlog&uf=1&local=1&template=3948.dwt&secti

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Referências

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http://www.oarquivo.com.br/index.php?option=com_content&view=article&id=3760:smartgoggles-hmd-perfeito-para-realidade-virtual-

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/

http://www.riccardogiraldi.com/mind-controlled-scalextric.html

http://www.techtudo.com.br/curiosidades/noticia/2011/11/toyota-cria-bicicleta-capaz-de-ler-mente-e-monitorar-os-batimentos-

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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

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http://www.wearable-consult.com/index_en.html

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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

15/Junho/2012


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