Una tecnología permite controlar los dispositivos de toda la casa con gestos

Un grupo de científicos informáticos de la Universidad de Washington (Seattle, EE UU), ha desarrollado una tecnología de reconocimiento de gestos y movimientos que va más allá de la realidad. Basta con gesto, simplemente el de mover la mano para manejar cualquier aparato electrónico, cambiar de canal la TV, etc… desde otra habitación. El sistema no exige cubrir al usuario de sensores, ni poner cámaras de TV en cada habitación.

Los investigadores de la universidad construyeron un dispositivo receptor "inteligente" que escucha todas las transmisiones inalámbricas procedentes de dispositivos que hay en la casa, incluyendo smartphones, computadoras portátiles y tabletas.

La tecnología aprovecha las señales Wi-fi de los distintos dispositivos comunes (ordenador portátil, televisor, smartphone), y los ligeros cambios que las personas producen al moverse en estos campos electromagnéticos. Esas señales Wi-Fi que nos rodean nos comprenden y saben detectar e interpretar nuestros movimientos específicos. No es arte de magia, ni el uso de complicados chips.

Si alguien se olvidó de apagar las luces antes de salir del apartamento, no hay problema. Sólo tiene que levantar la mano, hacer un gesto con los dedos en el aire, y las luces se apagarán. Si quiere usted cambiar la canción que reproduce su sistema de música en la otra habitación, no necesita moverse, mueva la mano hacia la derecha y... ¡ya está!. Todo eso se logra mediante el uso de un router Wi-Fi adaptado y unos dispositivos inalámbricos colocados en la sala de estar.

El investigador principal, Shyam Gollakota, profesor asistente de ciencias e ingeniería de la computación en la Universidad de Washington dice: "No se trata de un gran invento sino de reutilizar de una manera nueva, señales inalámbricas que ya existían".

El equipo de investigación acaba de publicar online sus hallazgos. Esta tecnología, que ellos llaman "WiSee", fue presentada en la XIX Conferencia Anual Internacional sobre Computación y Redes Móviles.

El descubrimiento consiste en haberse dado cuenta de que cuando una persona se mueve (basta que sea la mano o el pie), produce un ligero cambio en la frecuencia de la señal inalámbrica. Ese mero movimiento hace que el receptor detecte un patrón de cambios conocido como el efecto Doppler del que luego hablaremos como un complemento de la técnica de gestos.

En el caso del Wi-fi, los cambios de frecuencia son muy pequeños - sólo algunos Herzios- en comparación con las señales, que tienen un ancho de banda de 20 MHz y funcionan a 5 Gigahertz. Los investigadores lograron desarrollar un algoritmo para detectar estos pequeñísimos cambios.

¿Controlar dispositivos usando la red Wi-Fi de nuestra casa? Dicho así, alguien podría pensar que estamos hablando de usar nuestro smartphone como mando a distancia de un sistema domótico o como mando a distancia de nuestro Smart TV, sin embargo, la senda por la que camina la Universidad de Washington es mucho más compleja y, sobre todo, interesante.

WiSee, que es como se llama este proyecto plantea un escenario en el que se aprovechan las perturbaciones que causamos en la señal Wi-Fi de nuestra casa (el cuerpo humano actúa como obstáculo para la propagación y produce variaciones en la señal) para detectar movimientos y, obviamente, la ubicación en la que estamos dentro de nuestra casa. Concretamente, el sistema aprovecha el efecto Doppler y, por tanto, estas variaciones de señal para eliminar la necesidad de usar cámaras que reconozcan los gestos que hacen los usuarios.

Gracias a estas perturbaciones provocadas en la señal Wi-Fi, el sistema podrá detectar nuestros movimientos y gestos concretos; unos gestos que se podrían traducir en órdenes con las que controlar, por ejemplo, un sistema domótico instalado en nuestra casa. Podríamos encender o apagar las luces haciendo un gesto en el aire, emulando a un caballero Jedi sacado de Star Wars.

¿Y cómo puede el router que usamos para conectarnos a Internet detectar estas variaciones? La respuesta está en unas siglas que, quizás, nos resulten algo familiares: MIMO (Multiple-input Multiple-output). En vez de usar un único transmisor en nuestro router Wi-Fi, se pasaría a un modelo con múltiples transmisores-receptores, es decir, con varias antenas y así aprovechar la propagación multitrayecto.

Todo esto puede parecer ciencia-ficción pero, a pesar de ser un sistema experimental, los investigadores ya son capaces de reconocer hasta 9 gestos de cuerpo entero diferentes, como empujar, tirar, golpear y sus ligeras variantes. Los investigadores probaron estos gestos con cinco usuarios en un apartamento de dos habitaciones y en un entorno de oficina.

De los 900 gestos realizados, WiSee clasificó con precisión el 94% de ellos, una tasa que no está nada mal y que, quizás con los años, podría abrir las puertas de una nueva era en el mundo de la robótica y el control remoto de sistemas y dispositivos.

Qifan Pu, colaborador y estudiante visitante en la Universidad de Washington, explica: "Este es el primer sistema de captación e identificación de gestos para toda una casa que funciona sin necesidad de un despliegue de aparatos o sistemas en cada habitación".

El sistema requiere un receptor con múltiples antenas. Intuitivamente, cada antena se sintoniza con los movimientos de un usuario específico, por lo que hasta cinco personas pueden moverse simultáneamente en el mismo apartamento sin que el receptor se confunda.

Si una persona quiere usar el WiSee, debe comprender que necesita llevar una contraseña o sea una secuencia específica de repetición de gestos para conseguir acceder al receptor inteligente. Este concepto de contraseña también permite que el sistema sea seguro y evite por ejemplo que un vecino -o un hacker- controle algún de dispositivo de su casa. Cuestión de privacidad total.

Una vez que el receptor inalámbrico se conecta con el usuario, éste puede realizar gestos normales para interactuar con los dispositivos y aparatos de su casa. El receptor se puede programar para captar la contraseña y entender que un gesto específico corresponde a un dispositivo específico.

Dos de los miembros del equipo han trabajado con Microsoft Research en dos tecnologías similares -SoundWave, que utiliza el sonido y Humantenna, que utiliza la radiación de los cables eléctricos- que también perciben gestos corporales. Pero WiSee se diferencia de ellos porque no requiere que el usuario esté en la misma habitación que el receptor o el dispositivo. Los investigadores planean ahora encontrar la manera de controlar múltiples dispositivos a la vez.

Cada vez hay más investigadores que intentan conseguir que manejar los dispositivos electrónicos sea más fácil y sutil.

Un estudio de la compañía de análisis de mercados ABI Research prevé que para 2017 habrá 600 millones de smartphones equipados con la capacidad de reconocer los gestos de sus usuarios a través de cámaras.

En general, las tecnologías existentes requieren el uso de cámaras. Un ejemplo: la desarrollada por científicos del Imperial College de Londres, que permite controlar el ordenador sólo con los ojos, sin necesidad de usar el ratón, algo que era una necesidad para personas con poca movilidad.

El efecto Doppler ha servido sobre todo para la medicina neonatal, el cáncer y otras patologías. Es un logro de la humanidad

En otros casos, exigen que el usuario toque, aunque sea ligeramente, los muebles que sirven de "tableros de control del hogar como la temperatura o la luz", según explica el investigador principal, el profesor Shyam Gollakota, gran especialista en computación.

El equipo de investigación ha publicado online sus hallazgos en fecha reciente. La tecnología, que ellos llaman "WiSee", fue difundida en una conferencia internacional sobre Computación y Redes Móviles recalcando que es más simple y más barata y no requiere la presencia del usuario al lado del aparato que desea controlar

El concepto es similar al de Xbox Kinect -una videoconsola que utiliza cámaras para reconocer gestos- pero el usuario puede estar-como hemos repetido muchas veces la presencia del usuario porque las señales Wi-Fi pueden atravesar paredes y no están limitadas por restricciones sonoras o visuales.

Los investigadores de la Universidad de Washington construyeron un dispositivo receptor "inteligente" que escucha todas las transmisiones inalámbricas procedentes de dispositivos que hay en la casa, incluyendo smartphones, computadoras portátiles y tabletas. Un router Wi-Fi estándar puede adaptarse para funcionar como un receptor.

Cuando una persona se mueve, hay un ligero cambio en la frecuencia de la señal inalámbrica. Mover una mano o un pie hace que el receptor detecte un patrón de cambios del efecto Doppler.

La nueva tecnología puede identificar hasta nueve gestos de cuerpo entero diferentes, como empujar, tirar y golpear.

Los investigadores probaron estos gestos con cinco usuarios en un apartamento de dos habitaciones y en un entorno de oficina. De los 900 gestos realizados, WiSee clasificó con precisión el 94 por ciento de ellos.

"Este es el primer sistema de reconocimiento de gestos para toda la casa que funciona sin requerir que se le coloquen sensores al usuario ni que se desplieguen cámaras en cada habitación", destaca Qifan Pu, colaborador y estudiante visitante en la Universidad de Washington.

El sistema requiere un receptor con múltiples antenas. Intuitivamente, cada antena se sintoniza con los movimientos de un usuario específico, por lo que hasta cinco personas pueden moverse simultáneamente en la misma residencia sin confundir al receptor.

Si una persona quiere usar el WiSee, debe llevar a cabo una secuencia específica de repetición de gestos para conseguir acceder al receptor. Este concepto de contraseña también permite que el sistema sea seguro y evita que un vecino -o un hacker- controle algún de dispositivo de su casa.

Una vez que el receptor inalámbrico se conecta con el usuario, éste puede realizar gestos normales para interactuar con los dispositivos y aparatos de su casa. El receptor se puede programar para entender que un gesto específico corresponde a un dispositivo específico.

Dos de los miembros del equipo han trabajado con Microsoft Research en dos tecnologías similares -SoundWave, que utiliza el sonido y Humantenna, que utiliza la radiación de los cables eléctricos- que también perciben los gestos corporales. Pero WiSee se distingue porque no requiere que el usuario esté en la misma habitación que el receptor o el dispositivo. Los investigadores planean ahora encontrar la manera de controlar múltiples dispositivos a la vez.

El Efecto Doppler consiste en el cambio de frecuencia de una onda producido por el movimiento

El efecto Doppler consiste en el cambio de la frecuencia y la longitud de onda producida por el movimiento relativo de la fuente (el foco emisor) respecto al receptor. Fue propuesto por el austríaco Christian Andreas Doppler (1803-1853) en 1842 un en su tratado Über das farbige Licht der Doppelsterne… (Sobre el color de la luz en estrellas binarias y otros astros).

La técnica de Doppler permitió la creación de un aparato que emite ultrasonidos (sonidos cuya frecuencia es superior a los 20.000 Hz, es decir, que están por encima del límite de audición humana). Cuando se sitúa un objeto frente al aparato, los ultrasonidos chocan contra la estructura objeto de estudio y regresan al aparato, donde un ordenador los interpreta y transforma cada ultrasonido en un punto luminoso. Los ultrasonidos avanzan, pues, según los principios de las ondas mecánicas, es decir, sufren fenómenos de atenuación, dispersión y reflexión ("rebote") dependiendo de las propiedades físicas de las estructuras que encuentran a su paso. En el caso de las ondas sonoras, el tono de un sonido emitido por una fuente que se aproxima al observador es más agudo que si la fuente se aleja.

Entre las muchas aplicaciones del efecto Doppler hay que destacar el papel que jugó en la formulación en 1929 de la teoría del big bang y la expansión del Universo. La luz procedente otras galaxias que se recibe en observatorios astronómicos llega con una frecuencia menor (longitud de onda mayor) que la de emisión (se dice que está desplazada hacia el rojo). El astrónomo norteamericano Hubble (1889-1953) planteó en 1929 que este hecho se debía al efecto Doppler y comprobó que la velocidad de alejamiento de las galaxias es mayor cuanto más distantes estén de nosotros, lo que resulta coherente con la concepción de un Universo en expansión.

Años antes Lamaitre (1894-1966), astrofísico belga, había llegado a la misma conclusión, basándose en la solución dinámica de las ecuaciones de Einstein que había obtenido el físico, astrónomo y matemático holandés Willem de Sitter (1872-1924) y en los datos astronómicos de Slipher (1875-1969) y del propio Hubble.

Todas estas ideas originales fueron el germen de otras que tendrían que desarrollarse más tarde y que han beneficiado a la humanidad. Así, el principio ha sido importante en medicina desde el siglo XX. Lo hizo de la mano de otro principio de acústica, el ultrasonido. El examen de los ultrasonidos es muy conocido en la actualidad. Su uso durante el embarazo es prácticamente universal dado que es inocuo y muy fiable.

Una de las primeras publicaciones sobre el empleo de ultrasonidos en medicina la hizo K. T. Dussite en 1942. En 1955, el escocés Ian Donald, médico que durante la Segunda Guerra Mundial militaba en la Royal Air Force (RAF) se destacó en técnicas de Radar, sin el cual Hitler hubiera invadido Inglaterra. Después asociado con el técnico Tom Brown, de la compañía Kelvin & Hughes de Instrumentos Científicos, empezó a trabajar en el desarrollo de los ultrasonidos y años más tarde demostró la utilidad de la nueva técnica al identificar una masa ovárica en una paciente diagnosticada erróneamente de cáncer inoperable.

En 1964, Callagan y sus colaboradores aplicaron el principio de Doppler a la investigación de flujo de sangre fetal lo que permitió su estudio con detalle. Y al siguiente, llegó la primera aplicación comercial de la tecnología Doppler recibió el nombre de Doptone, un dispositivo que permitía la auscultación del latido fetal.

Pourcelot, de Francia, en los años sesenta contribuyó también con sus trabajos sobre el flujo de sangre logrando el desarrollo del primer equipo de Doppler para la vigilancia del sistema cardiovascular de astronautas en el espacio.

En ese periodo el pediatra y fisiólogo americano Robert F. Rushmer, investigaba instrumentos que le permitieran evaluar funciones cardiovasculares en animales sin necesidad de operar. Estaba interesado en determinar las dimensiones cardiovasculares, las presiones intravasculares y el flujo sanguíneo por medio de técnicas incruentas. Tres miembros de su equipo de técnicos, Dean Franklin, Dick Ellis y Donald Baker lograron desarrollar un “Flujómetro” multicanal de tránsito-tiempo que permitía detectar el flujo en un vaso sanguíneo por medio del Doppler al hacer incidir una onda sonora sobre los glóbulos rojos en movimiento dentro del vaso y luego recoger la señal de eco devuelta por esas mismas células.

FUENTE: DIASPORAweb ESPECIAL PARA GLOBEDIA