Avonturen in de huidhandel

Deze maand is NTT Labs, de onderzoeks- en ontwikkelingsafdeling van Nippon Telegraph and Telephone Corporation, van plan om veldproeven uit te voeren voor een radicaal nieuwe netwerktechnologie voor menselijke gebieden, RedTacton genaamd, die de natuurlijk voorkomende elektrische velden van de menselijke huid gebruikt om gegevens te verzenden.

De slanke, op PCMCIA gebaseerde RedTacton-transceiver combineert een optisch ontvangercircuit dat is uitgerust met een supergevoelige fotonische elektrische veldsensor en een kristal om gegevens over het oppervlak van het menselijk lichaam te verzenden met maximaal 10 megabits per seconde tussen draagbare apparaten.

De zendontvangers zijn alleen door aanraking verbonden en kunnen ook worden verbonden met soortgelijke zendontvangers die door andere gebruikers worden gedragen of zijn ingebed in objecten in de echte ruimte, zoals tourniquets of consumentenelektronica. RedTacton belooft betere beveiliging en veel minder interferentie dan draadloze korteafstandstechnologieën zoals Bluetooth, ZigBee en Near-Field Communications en zal waarschijnlijk worden gebruikt in toepassingen zoals draadloze hoofdtelefoons, draagbare medische apparaten, beveiligingstoepassingen en point-of- verkoop interacties.

RedTacton is misschien nieuw, maar de leidende principes erachter bestaan ​​al bijna tien jaar. In 1996 publiceerden de MIT Media Lab-onderzoekers Thomas Zimmerman en Neil Gershenfeld een paper dat al snel de mainstream media aansprak. Het team ontwikkelde een prototype van een intra-lichaamscommunicatienetwerk dat gebruikmaakte van minieme elektrische fluctuaties langs het oppervlak van de menselijke huid om gegevens tussen apparaten te verzenden. Penn en Teller gebruikten de technologie voor een goocheltruc waarbij een muziekinstrument werd bespeeld zonder dat het werd aangeraakt. IBM Almaden Research Center, dat het project had gesteund, pakte snel Zimmerman en de technologie voor draagbare computernetwerken op.

Tot op heden hebben echter nog geen toepassingen het daglicht gezien. In feite is er sindsdien weinig meer over dit onderwerp vernomen. Verder onderzoek werd gedaan aan het MIT, de Universiteit van Washington, de Universiteit van Tokyo, Microsoft, Sony en Matsushita, maar niemand leek in staat om de fundamentele barrières van afstand (gemeten in centimeters) en beperkte bandbreedte (lage dubbelcijferige kilobits per seconde). De droom dat twee mensen elkaar de hand schudden en meer dan de inhoud van een visitekaartje tussen computers aan de pols zouden uitwisselen, leek nergens in zicht.

Betreed Mitsuru Shinagawa, een Distinguished Technical Member van NTT's Smart Devices Laboratory. Enkele jaren geleden werkte Shinagawa met de nieuwste elektro-optische sensoren voor een project over sondes met geïntegreerde schakelingen, toen hij besloot de gadgets toe te passen op het oude intra-lichaamsprobleem. Het vervangen van de elektrische sensoren van een Media Lab-achtig systeem door snellere lasers en elektro-optische sensoren leverde dramatische resultaten op.

De eerste doorbraak was het idee om EO-sensoren toe te passen, zegt Hideki Sakamoto, senior manager van de R&D-strategieafdeling van NTT. We realiseerden ons per ongeluk dat zeer gevoelige sondes met geïntegreerde schakelingen kunnen worden gebruikt voor communicatie via het menselijk lichaam.

Het fenomeen dat Shinagawa voor het eerst ontdekte, was dat de optische eigenschappen van een elektro-optisch kristal variëren wanneer er veranderingen zijn in een zwak elektrisch veld. Wanneer bijvoorbeeld het natuurlijke elektrische veld van het lichaam in wisselwerking staat met dat van de dichtstbijzijnde zendontvanger, worden opvallende oscillaties tussen de velden uitgezonden. Gepolariseerd door de oscillaties schiet een kleine laserstraal door het RedTacton-kristal en de sensor meet de reflectie en zet deze om in een elektrisch signaal.

Voor het eerst gedemonstreerd op Siggraph door NTT in 2003 onder de naam ElectAura-Net, is de technologie aanzienlijk verbeterd in het nieuwste RedTacton-prototype.

We hadden verschillende problemen, waaronder geluid en energieverbruik, maar we hebben de een na de ander opgelost, zegt Sakamoto.

Volgens Kurt Partridge, de hoofdontwerper van een recent intra-lichaamsnetwerksysteem aan de Universiteit van Washington, overtreft RedTacton de mogelijkheden van alle bestaande op elektrische sensoren gebaseerde projecten.

De snelheid die ze halen is erg indrukwekkend, zegt Partridge, die nu onderzoeker is bij PARC. Het maakt de technologie concurrerend met andere korteafstandscommunicatietechnologieën zoals Bluetooth, Zigbee en UWB.

Partridge kijkt ernaar uit om te zien hoe goed NTT het stroomverbruikprobleem heeft opgelost.

Hun vroege prototypes verbruikten veel stroom; hij zegt. Hopelijk hebben ze dit probleem aangepakt.

Hoewel sommige potentiële klanten het idee dat hun lichaam wordt verlicht als een kerstboom misschien afschuwelijk vinden, beweert Sakamoto dat het systeem volkomen veilig is omdat er geen stroom in het lichaam stroomt. Hij zegt ook dat de signaalintegriteit onkwetsbaar is voor regen, kou, hitte, statische elektriciteit of elektrische stormen.

Hij geeft echter toe, ondanks de geringe frequentie, dat gegevensuitwisselingen soms worden verstoord door elektromagnetische golven – radiogolven van een bepaalde frequentie.

De grote doorbraak voor RedTacton, zegt Sakamoto, is dat het de technologie bevrijdt van de ernstigere problemen van interferentie tussen draadloze apparaten. RedTacton behoudt blijkbaar zijn bandbreedte, zelfs tijdens gelijktijdige communicatie met meerdere gebruikers. (Als dat waar is, kan de groepsknuffel zowel een productiviteitstool als een motiverende techniek worden.)

De kleine transceiver past comfortabel in een borstzak en heeft, in tegenstelling tot eerdere systemen, geen directe verbinding met de huid nodig. Het prototype kan met 10 Mbps communiceren met andere transceivers op het lichaam, bijvoorbeeld door te bemiddelen tussen een mp3-speler en een headset, en Sakamoto zegt dat het snel zal krimpen tot het formaat waar het in mobiele telefoons en andere apparaten kan worden ingebouwd. Bij verbinding buiten het lichaam kan het elektrische veld door geleiders en dialectiek reizen op een afstand van centimeters tot meters, afhankelijk van het niveau van geleidbaarheid.

NTT is vooral enthousiast over op aanraking gebaseerde personalisatietoepassingen. Als u bijvoorbeeld in uw autostoeltje gaat zitten, kunnen stoelen en spiegels dienovereenkomstig worden afgesteld, of het oppakken van een gedeelde mobiele telefoon maakt hem meteen van u. NTT voorziet ook op aanraking gebaseerde interactieve reclame die zich aanpast aan het profiel van een persoon of slimme medicijnflesjes die alarm zouden slaan als je de verkeerde pil probeert te nemen.

Voordat de technologie commercieel wordt, zegt Sakamoto, zal deze waarschijnlijk eerst worden geïntegreerd in beveiligingstoepassingen. Omdat RedTacton draadloos snuffelen vermijdt, zouden op aanraking gebaseerde aankopen privé zijn en authenticatie bieden aan leveranciers, waardoor mensen dingen kunnen doen zoals het ontgrendelen van een deur door simpelweg de knop aan te raken.

In de richting van de Big-Brother-scenario's die al dergelijke alomtegenwoordige technologieën lijken mogelijk te maken, zou RedTacton kunnen worden ingebouwd in objecten zoals archiefkasten, zodat bedrijven kunnen bijhouden wie wat heeft gebruikt.

Ervan uitgaande dat NTT Labs zijn stroomproblemen heeft opgelost en regelmatig zelfs een kwart van zijn topsnelheid van 10 Mbps kan halen, zou het een plaats op de markt moeten vinden. De grootste uitdaging is de overvloed aan concurrerende draadloze formaten voor korte afstanden die meer bewezen technologie gebruiken.

Terwijl NTT RedTacton positioneert ten opzichte van de leidende concurrent op korte afstand, Bluetooth, is misschien de betere vergelijking met de opkomende Near Field Communications-technologie. De RFID-achtige technologie van NFC zendt slechts een paar honderd kilobits per seconde uit, maar het is waarschijnlijk veel goedkoper dan RedTacton (of een andere concurrerende technologie), en net als RedTacton biedt het meer veiligheid dankzij het korte bereik van 10 centimeter. Sony en Philips hopen de komende jaren NFC te integreren in alles, van mobiele telefoons tot smartcards.

Afgezien van het bieden van grotere bandbreedte, is het grootste voordeel van RedTacton ten opzichte van NFC en andere draadloze technologieën gemak.

Je hoeft je ID-kaart niet uit je zak te halen, zegt Sakamoto. Gewoon aanraken of lopen met uw PDA in uw zak is voldoende voor authenticatie.

Sommige mensen zullen zeer aangetrokken worden door het idee om hun lichaam als netwerk te gebruiken, en nieuwe toepassingen zouden kunnen floreren. Toch kunnen psychologische barrières bij veel gebruikers een probleem vormen. Zelfs als ze overtuigd zijn van de veiligheid van het apparaat, maken sommigen zich misschien zorgen over privacy of diefstal door onbedoeld fysiek contact. Met de juiste beveiliging zijn dit geen ernstige problemen, maar sommige gebruikers kunnen ook een vaag gevoel van schending van hun persoonlijke ruimte voelen.

Sakamoto stelt dat we dergelijke psychologische barrières in het verleden vaak hebben overwonnen.

Als het gebruikersvoordeel veel groter is dan hun zorgen, zullen mensen het gaan gebruiken, zegt hij. Dit is precies wat er met mobiele telefoons is gebeurd.

zich verstoppen