Essas arruelas de metal substituem sensores domésticos inteligentes e funcionam sem um único fio ou bateria

Existem custos ocultos ao expandir sua casa inteligente. Você pode começar com três ou quatro sensores, mas logo terá 30, e de repente sua vida é definida por um ciclo interminável de compra de células tipo moeda CR2032 caras, subir escadas para substituir baterias e sensores de movimento e lidar com sensores de contato mortos que interrompem rotinas automatizadas.

UM Vídeo de pesquisa da Georgia Tech se tornou viral liderado pelo estudante de doutorado Yibo Fu. O vídeo mostra um pequeno disco de metal do tamanho de uma moeda de dez centavos, sem fios, sem bateria e sem placa de circuito, que é registrado instantaneamente quando a gaveta é aberta. A indústria doméstica inteligente tem um problema de bateria, e a solução não são células químicas melhores. Na verdade, ele muda a física da comunicação do sensor usando impressões digitais ultrassônicas. Essas etiquetas de metal, menores que um centavo, podem eliminar para sempre a necessidade de manutenção da bateria, ao mesmo tempo que protegem totalmente a privacidade do usuário.

Na realidade, estamos exagerando na engenharia da casa inteligente. Não precisamos de chip Wi-Fi, bateria e placa de circuito impresso para saber que a porta do gabinete está aberta. Ao substituir os rádios por arruelas metálicas exclusivas que emitem diferentes frequências ultrassônicas, os pesquisadores da Georgia Tech acabaram de provar que o futuro da automação residencial pode não ser eletrônico.

Pesadelo CR2032

Não há mais fadiga da bateria

Então, como funcionam essas pequenas arruelas de metal? Se não são eletrônicos, como podem ser implementados na sua casa inteligente? Bem, o mecanismo em si é bastante simples. A configuração consiste em uma base impressa em 3D que abriga um disco de metal personalizado que lembra uma arruela plana com recortes personalizados. Uma pequena aba é fixada na parte móvel, que pode ser uma porta, uma gaveta, uma torneira ou qualquer outro objeto da sua casa que você queira automatizar. Quando aberta, a aba atinge o disco como uma pequena palheta tocando uma corda. Este impacto provoca um pulso acústico curto acima de 20 kHz, que é o limite superior da audição humana. Isso significa que você não ouvirá nada, mas há som que os microfones podem captar.

Quando o microfone conectado à sua casa inteligente detecta um som, ele pode desencadear uma ação como qualquer outro sensor e continuar sua automação. Uma grande característica desta tecnologia é que a equipe da Georgia Tech usou ferramentas de simulação matemática para projetar quase 1.300 formatos iniciais de discos. Cada recorte altera a vibração do metal, o que dá a cada arruela individual uma frequência ultrassônica ou impressão digital matematicamente única. Isso significa que cada sensor de contato gerará um ruído diferente e será registrado como um ponto de automação diferente.

Com esse método, você está transferindo toda a energia para um dispositivo, em vez de vários dispositivos diferentes. Em uma casa inteligente padrão, cada janela possui seu próprio cérebro, rádio e fonte de energia. Com este sistema acústico, as janelas são peças de metal completamente burras e, em vez disso, a audição, a computação e a carga da bateria são transferidas inteiramente para uma unidade central. Nesta pesquisa, dispositivos vestíveis inteligentes, como um smartwatch ou até mesmo um microfone ambiente estrategicamente posicionado, captam o sinal de ultrassom.

Além disso, nenhum aprendizado de máquina é necessário. O algoritmo que lê esses sinais não requer IA pesada e poderosa ou processamento de aprendizado de máquina. Como as frequências são muito diferentes, um algoritmo leve com regras simples e codificadas quase não consome poder de computação.

Privacidade física

Por que o áudio supera a criptografia

O assassino absoluto deste tipo de sensor é o limite de alcance. Este é um grande benefício para os entusiastas da tecnologia preocupados com a privacidade. Ao contrário das ondas de rádio Wi-Fi ou Zigbee, que podem atravessar paredes e ser interceptadas fora de casa, as ondas ultrassônicas não viajam tão longe e, portanto, não podem ser interceptadas. O som degrada-se naturalmente em um ou dois metros, o que significa que o uso do banheiro, os troncos do armário de remédios ou as transições das portas dos quartos não podem viajar fisicamente além dos limites da sala. Isto é garantido pela lei da acústica, não pela criptografia de software. A física significa que esta informação é literalmente inacessível para quem está fora de sua casa.

Mas apesar de todos esses recursos incríveis, essa tecnologia ainda enfrenta atritos. Existem alguns obstáculos de engenharia a superar antes que esta tecnologia se torne uma realidade no varejo.

O primeiro é o problema do ruído ambiente. Como esse sistema lida com ruídos domésticos de alta frequência, como latidos de cachorro, tilintar de chaves ou barulho de panelas e frigideiras, que podem emitir ultrassom acidentalmente? Isso pode confundir o microfone padrão e interferir na operação do sensor.

Além disso, materiais macios, como cortinas pesadas, cobertores ou tapetes, podem absorver facilmente ondas sonoras de alta frequência. Isso significa que se o sensor estiver enterrado em um armário fundo, atrás de casacos de inverno, o microfone central não o ouvirá. É necessária uma linha de visão direta para o microfone captador de ruído para que isso funcione.

Produtos inteligentes não precisam mais ser elétricos

Mas não é isento de desvantagens

Na verdade, não precisamos de casas mais inteligentes. O que realmente precisamos é de algo mais simples, e um projeto da Georgia Tech prova que a física mecânica clara pode substituir baterias químicas frágeis, tóxicas e caras. O futuro das casas inteligentes pode tornar o tédio da manutenção constante das baterias uma coisa do passado. O destino da casa inteligente não é um ecossistema de dispositivos computacionais mais sofisticados. É uma casa onde a infraestrutura se mistura com o cenário, funcionando perfeitamente durante décadas sem aviso de bateria fraca.