Разного рода электроника уже давно вживляется в организм людей. Типичный пример — кардиостимулятор. Но когда его аккумулятор разряжается, необходима хирургическая замена импланта. Корейские учёные нашли способ решить эту проблему с помощью дистанционной ультразвуковой зарядки.

Источник изображения: KIST

Хотя в мире электроники существует немало технологий беспроводной зарядки, самые актуальные из них не подходят для медицинского применения. Так, электромагнитная индукция позволяет заряжать АКБ смартфонов, расположенных на расстоянии до 1,5 см от специальной панели, причём в процессе выделяется довольно много тепла, что недопустимо в случае, когда аккумулятор скрыт в тканях живого организма. Ещё одним методом является зарядка с использованием магнитного резонанса, но на оборудование в этом случае могут повлиять источники беспроводных сигналов вроде Bluetooth или Wi-Fi.

С учётом этих и прочих ограничений команда учёных из Корейского института науки и технологий (KIST) разработала вживляемый генератор, который можно интегрировать как в кардиостимулятор, так и в другой имплант. Он использует «трибоэлектрический эффект», в результате которого материалы создают электрический заряд при трении друг о друга. В разработанной конструкции источником колебаний для трения станет ультразвук.

В лабораторных условиях генератор смог обеспечивать энергию мощностью 8 мВт даже в случае, когда сам генератор и источник ультразвука находились под водой на расстоянии до 6 см. Считается, что такой энергии достаточно для питания 200 LED-элементов или передачи Bluetooth-сигнала под водой. Учёные отметили, что это в теории позволит использовать технологию и в разработках для подводной электроники.

Источник изображения: KIST

Для более реалистичной имитации человеческого тела генератор размещали в свиной туше. По мнению учёных, в будущем технология будет усовершенствована и станет применяться во вживляемых или глубоководных сенсорах — в таких случаях перезарядка аккумуляторов весьма проблематична.

Известно, что в Саудовской Аравии также тестируется технология ультразвуковой зарядки с использованием специального гидрогеля, вырабатывающего электричество под внешним дистанционным воздействием. В числе прочих экспериментальных методов, тестируемых во всём мире для зарядки АКБ кардиостимуляторов и других устройств — использование света, энергии сердцебиений или движений тела.

Исследователи из Чикагского университета создали экспериментальный браслет, в котором с помощью 24 динамиков генерируются помехи в ультразвуковом диапазоне частот для подавления большинства микрофонов независимо от их направленности.

Гаджет использует нелинейные искажения встроенного усилителя для «утечки» ультразвукового шума в звуковой диапазон, исключая тем самым возможность записи разговора.

Столь необычная конструкция браслета отнюдь не дань моде. Он не только генерирует всенаправленные помехи, но и позволяет устранить слепые зоны (когда датчики подавляют друг друга) при движении запястья. В результате браслет даже более эффективен, чем специализированные стационарные глушители, и может даже подавлять скрытые микрофоны.

Ультразвук незаметен для окружающих, за исключением, возможно, молодых людей и собак, но все находящиеся поблизости микрофоны будут обнаруживать лишь высокочастотный шум вместо других звуков.

Такой гаджет может быть полезен владельцам смарт-устройств, так как у «умных» колонок, звонков и тому подобного практически постоянно включён микрофон. Согласно статистике, каждый пятый взрослый американец владеет умным динамиком, а в Сети неоднократно появлялись записи разговоров, «подслушанных» и записанных смарт-устройствами.

Компания Samsung может отказаться от использования ультразвукового сканера отпечатков пальцев в будущих смартфонах из-за проблем с безопасностью, сообщил ресурс The Korea Times.

Samsung впервые использовала ультразвуковой сканер отпечатков пальцев Qualcomm 3D в своих флагманских смартфонах Galaxy S10 и Note 10, который, как сообщалось, быстрее, безопаснее и надёжнее других сканеров. Однако на деле это оказалось не так, поскольку смартфоны серий Galaxy S10 и Note 10 не раз подвергались критике из-за медлительности сканера отпечатков пальцев.

Более того, в системе распознавания отпечатков пальцев смартфонов была обнаружена серьёзная уязвимость, из-за чего банки в нескольких странах временно отключили поддержку мобильных приложений и платёжного сервиса Samsung Pay для этих смартфонов.

Sentons, стартап, основанный бывшим инженером Apple Джессом Ли (Jess Lee), анонсировал сенсорную технологию SurfaceWave, которая использует ультразвуковые волны для обнаружения касаний, нажатий и движений по различным поверхностям.

REUTERS/Stephen Nellis

Sentons утверждает, что благодаря SurfaceWave можно будет полностью избавиться в мобильных телефонах от обычных кнопок. Эта технология была использована тайваньской компанией ASUS и её партнёром Tencent Holdings в игровом телефоне ROG Phone. Также в Азии были выпущены ещё два смартфона с поддержкой технологии SurfaceWave, названия которых компания не стала раскрывать.

В основе технологии SurfaceWave лежит чип, который излучает ультразвуковые «сигналы» (по словам компании, аналогично сонарному массиву, который используется, например, на подводных лодках для навигации и связи) для обнаружения физического движения и воздействия на поверхность объекта, а также специальные алгоритмы для распознавания эти движений.

Как сообщает японский интернет-ресурс Nikkei xTech, компания TDK начала массовое производство ультразвуковых датчиков нового поколения для измерения дальности в составе носимой электроники. В производство пошли модели датчиков CH-101 и CH-201. Датчик CH-101 измеряет расстояния до объектов на удалении до 1,2 м с точностью 0,35 мм, а модель CH-201 способна измерить дальность до объекта на расстоянии до 5 метров. В перовом случае частота излучения звуковой волны составляет 170 кГц, а во втором ― 80 кГц.

Оба датчика опираются на MEMS-технологию, разработанную американской компанией Chirp Microsystems Inc. Этого разработчика японская TDK купила в феврале 2018 года. Ультразвуковые датчики стали первой продукцией TDK, которая эксплуатирует разработки Chirp Microsystems. Ультразвуковые колебания в микроэлектромеханических чипах TDK испускают тончайшие кремниевые мембраны, соединённые с пьезоэлектрическими пластинами из нитрида алюминия. Снизить погрешность в определении дальности удалось за счёт повышения мощности звукового сигнала, а повысить чувствительность приёма вышло за счёт снижения шумов по отношению к полезному сигналу в тракте приёмника.

Размеры ультразвуковых датчиков TDK оставляют 3,5 × 3,5 × 1,25 мм. Работают они по принципу времяпролётной камеры, когда встроенный в датчик сигнальный процессор высчитывает время получения отражённого от объекта сигнала. Подобные датчики с высокой точностью определения дальности до объекта станут непременным атрибутом гарнитур для виртуальной и дополненной реальности, уверены в TDK. Сегодня гарнитуры и контроллеры вооружаются для этого акселерометрами и гироскопами с тремя степенями свободы. Эти системы не могут похвастаться достаточно высокой точностью, отчего пользователи также могут испытывать дискомфорт в шлемах VR. Ультразвуковые датчики измерения дальности избавят от этой неприятности.

По данным источника, гарнитура HTC VIVE Focus Plus помимо акселерометров и гироскопов вооружена шестью ультразвуковыми датчиками (по три с каждой стороны шлема), ещё по четыре датчика размещены на контроллерах (по два с каждой стороны контроллера). Представленное решение радикально повышает точность определения контролеров в пространстве. Правда, ресурс прямо не сообщает, датчики какого производителя встроены в VIVE Focus Plus. Помимо гарнитур, уверены в TDK, ультразвуковые датчики будут востребованы в другой электронике, где заменят стремительно устаревающие инфракрасные датчики приближения.

Специалисты Томского государственного университета (ТГУ) разрабатывают, как утверждается, первый в мире ультразвуковой 3D-принтер.

Принцип работы устройства сводится к тому, что в управляемом поле частицы перегруппировываются, и из них можно собирать трёхмерные объекты.

В текущем виде прибор обеспечивает левитацию упорядоченной группы частиц пенопласта, которые могут двигаться вверх-вниз и вправо-влево. При попадании в звуковое поле и в процессе осаждения частицы оседают по заданным траекториям, формируя определённый рисунок.

Система состоит из четырёх решёток, которые излучают акустические волны. В потоке волн в частотном диапазоне 40 кГц частицы находятся в подвешенном состоянии. Для управления служит специальное программное обеспечение, разработанное специалистами ТГУ.

«Помимо ультразвуковой 3D-печати, этот метод можно использовать при работе с химически агрессивными растворами, например, кислотами или веществами, разогретыми до высоких температур», — говорится в публикации университета.

Российские учёные намерены разработать технологию ультразвуковой 3D-печати и собрать работающий прототип принтера к 2020 году. Ожидается, что устройство сможет работать с частицами АБС-пластика.

Техника отслеживания действий пользователей с помощью ультразвука раньше могла быть чем-то из разряда фантастики, но сегодня она вполне реальна. Человеческое ухо не улавливает такие звуки, но существуют мобильные приложения, которые постоянно их «подслушивают».

Технология называется ультразвуковым отслеживанием. Всевозможная реклама, билборды и веб-страницы имитируют высокочастотные звуки, которые приложения перехватывают с помощью микрофона. Так на каждого пользователя создаётся своего рода досье с информацией о том, что и где он видел и на какие сайты заходил.

За прошлый год исследователи обнаружили 234 приложения для Android, которые способны улавливать ультразвук без ведома пользователя. Некоторые программы используют специальные маячки, чтобы показывать на телефонах рекламу, специфичную для того или иного места. Такие маячки присутствуют в нескольких магазинах двух неназванных европейских городов.

Многие приложения загрузили миллионы пользователей. Среди них — игра Pinoy Henyo, а также программы McDonald's и Krispy Kreme.

Исследователи назвали технологию «угрозой конфиденциальности пользователя», поскольку она «позволяет незаметно отслеживать местоположение, поведение и устройства». Система способна с высокой точностью привязать к профилю человека информацию о просмотре такого контента, как фильмы для взрослых и политические документальные видео.

Хуже всего то, что ультразвуковое отслеживание может свести на нет анонимность при использовании биткоинов. На данный момент одно из главных преимуществ криптовалюты заключается в том, что ей можно расплачиваться, не раскрывая личность.

Невозможно точно определить, в каких приложениях присутствует поддержка технологии. Но если вы установили программу, и она просит предоставить доступ к микрофону, то есть повод задуматься. Особенно если это приложение, назначение которого не предусматривает использование микрофона.

Специалисты Томского государственного университета (ТГУ) разрабатывают передовую систему передачи данных под водой, основанную на использовании ультразвука (УЗ).

Учёные объясняют, что радиоволны высоких частот не проходят через солёную воду, поэтому для связи используется низкочастотный диапазон, но в нём невозможно обеспечить достаточно широкую полосу передачи данных.

«Ультразвуковые волны распространяются в воде на значительные расстояния, и их применяют для подводной связи. Но в настоящее время существует только одноканальный режим передачи данных», — отмечают исследователи.

Новая система, создаваемая в ТГУ, предусматривает применение многоканальной передачи данных. Для этого будет использоваться матрица излучателей и приёмников.

Ещё одной особенностью прибора станет применение особого типа сигналов. Идея заключается в том, чтобы дать системе возможность учитывать неоднородность воды и её постоянные перемещения.

На первом этапе установка будет выдерживать давление до 100 атмосфер, то есть сможет работать на глубине в 1000 метров. Она позволит передавать информацию на расстоянии от 10 до 100 метров с минимизацией уровня шумов на частотах от 50 до 500 кГц.

Предполагается, что по сравнению с нынешними одноканальными системами связи под водой новое решение обеспечит увеличение пропускной способности в десятки раз. Использовать систему предлагается для обмена данными между подводными роботами и кораблём-носителем, а также для автоматического определения координат подводных объектов.

Спустя пару недель после выхода смартфонов Xiaomi Mi5s и Mi5s Plus в Сети появились фото новой модели китайской компании в корпусе из металла. Вполне возможно, что это изображения готовящегося к выходу смартфона Xiaomi Mi5c, хотя можно также предположить, что речь идёт о новом представителе серии Redmi.

Передняя панель Xiaomi Mi5c покрыта 2.5D-стеклом и, по всей видимости, имеет такую же, как у Mi5s, выемку для ультразвукового сканера отпечатков пальцев.

В верхней части тыльной панели смартфона размещены основная камера, вспышка и антенна. Кнопки включения питания и регулировки громкости расположены сбоку.

На одном из фото можно увидеть на экране смартфона информацию о его характеристиках, включающих 3 Гбайт оперативной памяти, флеш-накопитель на 64 Гбайт, восьмиядерный процессор с тактовой частотой 2,2 ГГц, а также операционную систему Android Marshmallow 6.0 с установленной поверх программной оболочкой MIUI 8. Также указано, что смартфон поддерживает технологию передачи голоса VoLTE.

Пользователь, разместивший изображения новинки в социальной сети Weibo, утверждает, что эта новая модель серии Redmi на базе чипа Mediatek Helio P20 с 3 Гбайт оперативной памяти будет предлагаться по такой же цене, как Mi5s. Стоимость базовой версии Xiaomi Mi 5s с чипом Snapdragon 821 на борту начинается с 1999 юаней ($300), поэтому вряд ли этот прогноз можно назвать обоснованным.

Готовящийся к выпуску мощный смартфон Xiaomi Mi 5 может стать первым в мире аппаратом с ультразвуковым сканером отпечатков пальцев. По крайней мере, об этом сообщают сетевые источники.

Речь идёт об использовании технологии Snapdragon Sense 3D Fingerprint, разработанной компанией Qualcomm. По сравнению с традиционными ёмкостными дактилоскопическими сенсорами, применяемыми в смартфонах, решение Qualcomm обеспечивает гораздо более высокую точность. Достигается это за счёт формирования карты поверхности пальца с мельчайшими деталями, которую крайне сложно фальсифицировать.

Кроме того, ультразвуковая технология предоставляет ряд других преимуществ. Она снижает влияние влажности пальцев и других загрязняющих веществ. Плюс ко всему сканирование может осуществляться не только через стекло и сапфировое покрытие, но и через пластиковый, металлический или алюминиевый слой. А это открывает новые перспективы по интеграции дактилоскопического датчика в мобильные устройства: он сможет располагаться, скажем, за корпусной рамкой.

Что касается других технических характеристик Xiaomi Mi 5, то этот смартфон, по слухам, получит процессор Snapdragon 820, 4 Гбайт оперативной памяти, 5,2-дюймовый экран с разрешением не ниже 1080р, а также камеры с 16- и 8-мегапиксельной матрицами. Анонс новинки ожидается до конца года — возможно, в ноябре.

Компания Sonavation объявила, как утверждается, о прорыве в разработке ультразвуковой технологии биометрической идентификации пользователей по отпечаткам пальцев.

Сообщается, что предложенный метод позволяет осуществлять снятие отпечатков непосредственно через защитное стекло Corning Gorilla Glass без необходимости формирования в нём отверстий или вырезов. При этом, если верить Sonavation, обеспечивается беспрецедентный уровень точности и безопасности.

Все детали относительно принципа работы системы не раскрываются. Sonavation отмечает лишь, что новая ультразвуковая методика позволяет получить трёхмерную модель отпечатка в виде «гребней и впадин».

Известно также, что система работает даже в том случае, если прикладываемый к зоне сканирования палец намочен, загрязнён или замаслен. Точность в таких условиях якобы не страдает.

Предложенная технология оптимизирована для применения в мобильных гаджетах (смартфонах, планшетах и пр.) и устройствах для «Интернета вещей». Увы, о сроках её вывода на коммерческий рынок пока ничего не сообщается.

Инженеры из научно-исследовательской лаборатории Disney Research совместно со специалистами Университета Карнеги-Меллон анонсировали оригинальную акустическую насадку — компактный пластиковый аксессуар, предназначенный для управления мобильным телефоном. Устройство получило название «акуструмент» («acoustrument»), а в основе его работы лежит контроль смартфона посредством регулировки высокочастотного звукового сигнала.

www.disneyresearch.com

Специальное ПО для смартфона непрерывно генерирует звук в диапазоне от 16,5 кГц до 22,05 кГц, излучаемый через динамик и улавливаемый встроенным в смартфон микрофоном. Конструкция акуструмента представляет собой U-образную пластиковую трубку, которая вклинивается в передающийся сигнал с динамика на микрофон и вносит в него корректировки в соответствии с произведённым действием. Для аналогии можно привести пример с блокфлейтой, где необходимая высота звука (нота) достигается за счёт того, что музыкант прикрывает пальцем специальные отверстия. Также и с акуструментом: изменения высокочастотного звука, которые станут откликом на ваши нажатия и другие виды физического воздействия с пластиковым аксессуаром, фиксируются микрофоном и распознаются программным обеспечением в качестве сигналов управления, заставляя реагировать устройство уже в цифровом формате.

С помощью устанавливаемых на акуструменте дополнительных приспособлений — миниатюрных колёсиков и регуляторов — можно превратить акустическую насадку в датчик, способный распознавать не просто касания, но и нажатие с определённым усилием. Таким образом, акуструмент станет своеобразным аналогом привычного тачпада. Каждое взаимодействие с ним будет находить отражение на экране смартфона без необходимости предварительно устанавливать подключение по Wi-Fi, Bluetooth или проводным способом. Человек, учитывая заявленный частотный диапазон, практически не услышит (или не услышит вовсе) генерируемые для управления смартфоном сигналы. К тому же сам акуструмент является закрытой акустической системой, что позволяет избежать и лишнего шума от него самого, и ошибок из-за шума внешней среды.

Суть разработки заключается в предоставлении альтернативного и более удобного, по мнению авторов, способа управления мобильными гаджетами за счёт интеграции акустических насадок в различные подставки и чехлы с набором дополнительных «горячих» кнопок, которые обеспечат быстрый доступ к той или иной функции.

mashable.com

Отключения будильника iPhone нажатием на кнопку, интегрированную в док-станцию на основе акуструмента

Как вариант, акуструмент можно превратить в чехол для смартфона, не требующего элементов питания и подключения к телефону, но обладающего возможностью отправлять высокочастотные команды для доступа к ряду опций. За счёт аналоговой конструкции достаточно будет сдавить рукой чехол, чтобы акуструмент вклинился в передачу высокочастотного сигнала и изменил его, а программа могла идентифицировать текущее действие со смартфоном и активировать нужную функцию.

Стоит отметить, что на данный момент о коммерческом применении акуструментов пока речи не идёт. Однако сами авторы проекта видят своё детище не только в качестве контроллера для смартфона, но также не исключают вариант задействования аксессуара в различных гаджетах вплоть до технологичных детских игрушках. Ключевым преимуществом устройства является универсальность и низкая стоимость изготовления.

www.disneyresearch.com

www.disneyresearch.com

И раз уж речь зашла об игрушках, то нельзя не упомянуть, что Disney Research на днях представила ещё одно изобретение — уникальный 3D-принтер, печатающий объёмные мягкие игрушки. В его основе лежит использование в качестве расходного материала до двух видов тканей, контуры трёхмерной фигуры из которых вырезаются при помощи лазера и накладываются друг на друга слоями.

Снимать лишний материал приходится пока что вручную, зато готовые фрагменты автоматически склеиваются 3D-принтером в нужных точках за счёт специального термоклея, позволяя изделию оставаться мягким и гибким.

Правда, несмотря на то, что игрушка хоть и кажется тактильно похожей на изготавливаемый привычным способом аналог, выглядит она не слишком уж привлекательной ни для взрослого, ни тем более для ребёнка.

Компании Murata и Elliptic Labs заключили партнёрское соглашение по совместному продвижению на рынке новой технологии бесконтактного жестового управления, основанной на ультразвуке.

Принцип работы системы сводится к использованию небольших излучателей и специальных ультразвуковых измерительных преобразователей. Частота волн составляет 40 кГц плюс/минус 8 кГц, что неразличимо для человеческого уха.

Система позволяет сформировать возле мобильного устройства — смартфона или планшета — чувствительную зону: бесконтактные жесты регистрируются с расстояния до полуметра. Любопытно, что технология даёт возможность реализовать «многослойный» интерфейс управления, при котором определённые функции будут активироваться в зависимости от расстояния между рукой и устройством.

В новой системе применяются аппаратные компоненты Murata и программное обеспечение Elliptic Labs. Компании отмечают, что интерес к технологии проявляют многие участники рынка.

Увидеть разработку в действии смогут посетители выставки электроники CES 2015, которая с 6 по 9 января пройдёт в Лас-Вегасе (Невада, США). Первые продукты с поддержкой описанной технологии могут выйти в следующем году.

Компания Elliptic Labs демонстрирует в Японии на выставке CEATEC 2014 инновационную систему жестового управления мобильными устройствами, основанную на использовании ультразвука.

Для работы системы необходимы один или два небольших излучателя и массив из двух или четырёх чувствительных микрофонов — конкретная конфигурация определяется размерами мобильного устройства. Частота излучаемых волн составляет 40 кГц плюс/минус 8 кГц, что неразличимо для человеческого уха.

Система Elliptic Labs в некотором смысле аналогична радару. Она позволяет сформировать чувствительную зону с полем зрения в 180 градусов; взаимодействовать с мобильным устройством можно с расстояния до полуметра.

Разработчики отмечают, что применение ультразвука даёт возможность реализовать «многослойный» интерфейс взаимодействия со смартфоном или планшетом. В зависимости от расстояния между рукой и гаджетом может активироваться тот или иной «слой» для управления, скажем, сначала списком приложений, затем отдельной программой и далее определённой функцией внутри неё.

Система Elliptic Labs способна распознавать движения пальцев, ладони, всей руки и тела пользователя. Точность регистрации составляет примерно 1 мм. Для преобразования жестов в команды служит специальное сопутствующее ПО.

Разработчики утверждают, что при выводе технологии на массовый рынок её реализация добавит всего от $2 до $4 к стоимости конечных устройств. Ожидается, что гаджеты с поддержкой ультразвукового жестового управления появятся на рынке в первой половине 2015 года.

Компания Samsung, по сообщениям сетевых источников, подала в Южной Корее патентную заявку на новое перо для работы с мобильными устройствами, использующее ультразвуковую технологию.

Предполагается, что гаджет — смартфон или планшет — будет оснащаться тремя или четырьмя ультразвуковыми сенсорами для регистрации положения пера по отношению к дисплею. В случае с тремя датчиками устройство сможет получать двумерную картину, в варианте с четырьмя — трёхмерную.

Использование ультразвуковой технологии позволит отказаться от применения дигитайзера, уменьшив за счёт этого стоимость мобильного устройства и его толщину. Кроме того, благодаря получению трёхмерных координат станет возможным бесконтактное управление.

Наблюдатели полагают, что перьевая система ввода с ультразвуковыми сенсорами может быть реализована в готовящемся к выпуску фаблете Galaxy Note 4, который компания Samsung, по слухам, покажет на выставке IFA 2014 (5–10 сентября; Берлин, Германия). Ожидается, что это устройство получит 5,7-дюймовый сенсорный дисплей Super AMOLED формата QHD (2560х1440 пикселей), процессор Snapdragon 805 или Exynos 5433, 3 или даже 4 Гбайт оперативной памяти, флеш-модуль вместимостью 32 Гбайт и камеры с 3,7- и 12-мегапиксельной матрицей. Кроме того, в Galaxy Note 4 может появиться система идентификации пользователя по радужной оболочке или сетчатке глаза.