Умная одежда (Rbugx k;y';g)

Умные часы

Умная одежда (wearable technology) — одежда, которая может интерактивно взаимодействовать с окружающей средой, воспринимая сигналы, обрабатывая информацию и запуская ответные реакции.

«Умной» в настоящее время называют не только одежду, соответствующую этому определению. Помимо специальных медицинских или военных костюмов, которые действительно могут отслеживать состояние человека и окружающей среды и обрабатывать эту информацию, эпитет «умная» в прессе может применяться и к одежде, которая служит лишь платформой для крепления электроники, например, к курткам со вшитыми плейерами. Из-за размытости термина такие предметы гардероба нельзя обойти вниманием в обзоре «умной» одежды, но тем не менее:

«Куртка со вшитым карманом для мобильного телефона не становится „умной“. „Умная“ одежда должна добавлять предмету гардероба какие-то нехарактерные для одежды свойства, так, чтобы при этом не нарушались её обычные функции, например, чтобы одежду при этом можно было стирать и носить. В идеале, „умная“ одежда предоставляет необычные для одежды свойства, такие как слежение за состоянием здоровья, в дополнение к традиционной функции одежды защищать тело от влияния внешней среды. Такая одежда может, например, собирать данные и либо автоматически передавать их по беспроводной связи на внешний компьютер, либо обрабатывать самостоятельно, и реагировать на результаты вычислений без вмешательства пользователя».

Электроника для «умной» одежды

«Умная» одежда может быть оснащена:

• текстильной клавиатурой. Например, компания SOFTswitch разрабатывает ткань, которая при нажатии дает электрический ток, их технология основывается на эффекте квантового туннелирования в композитном материале. Более простой метод создания текстильной клавиатуры — использовать слои токопроводящей и изолирующей ткани так, чтобы при нажатии проводящие слои соприкасались;
• датчиками для измерения сердечного ритма и темпа дыхания при помощи электродов для снятия кардиограммы и датчиков давления или других технологий, например сенсоры на основе волоконной брэгговской решетки, которые используются для слежения за деформацией инженерных конструкций;
• акселерометром или датчиками растяжения для отслеживания движений человека;
• оптоволокном, позволяющим отслеживать разрывы в ткани и таким образом получать информацию о возможном ранении человека или получать информацию о содержании различных веществ в воздухе или колебаниях температуры (помимо оптоволокна такой датчик содержит химические вещества, которые реагируют на состав или температуру воздуха и влияют на прохождение света по волокну);
• нагревающими элементами;
• солнечными батареями.

Кроме того, в «умную» одежду могут быть встроены и другие электронные устройства, такие как плееры, системы GPS и подобные.

Данные с сенсоров проходят первичную обработку при помощи электроники, вшитой в одежду, а дальше в многих случаях передаются на смартфон или другое внешнее устройство, где их анализируют мобильные приложения.

Кроме обычной ткани, в качестве основы для электроники в «умной» одежде могут использоваться элементы, напечатанные на 3D-принтере. Например, такое платье было представлено осенью 2014 года на выставке Intel Design Forum 2014. Одежда украшена светодиодами, которые реагируют на настроение человека, который её носит, благодаря считыванию его мозговой активности.

История

Первые попытки совместить одежду и электрические элементы относятся к концу XIX века, когда начали распространяться и вытеснять газовое освещение лампы накаливания. Так, в 1884 году в The New York Times вышла рекламная статья о компании, предлагавшей услуги девушек, которые носили на себе лампочки накаливания и могли служить в качестве живых светильников. В этой же статье упоминается, что годом раньше в сценических костюмах начали использовать электрические лампочки балерины.

В 1968 году в Музее современных ремесел в Нью-Йорке (США) прошла выставка под названием Body Covering («Покрытие тела»), посвящённая использованию технических приспособлений в одежде. На ней демонстрировалась как специальная одежда, например, скафандры для космонавтов, огнеупорный костюм, комбинезон, защищающий от радиации и ядовитых газов, так и обычная одежда со встроенными электрическими устройствами: например, кожаное платье с вшитыми в него фотографиями, которые подсвечивались лампочками, работающими от вшитых же батарей, или пластиковый пояс с динамиком.

Собственно идея «умной» одежды начинает развиваться в 1980-х годах из концепции носимых компьютеров. В это время ученые и инженеры работали в первую очередь над созданием миниатюрных компьютеров, а собственно предметы одежды были скорее основой, к которой электронику можно было прикрепить. Примеры: очки с носимым компьютером и системой дополненной реальности Digital Eye Glass Стива Мэнна или кроссовки со встроенным компьютером, выпущенные компанией Puma. Подключив такие кроссовки к настольному компьютеру, такому как Apple IIe или Commodore 64, владелец кроссовок мог узнать, сколько он пробежал километров и сжег калорий.

Большая часть проектов в это время развивалась в университетах и не доходила до массового производства. Например, в 1996 году в Технологическом институте Джорджии началась разработка футболки с вплетенными в ткань оптическими и проводящими волокнами. Изначально проект финансировался Военно-морскими силами США, коммерческой его разработкой впоследствии занялся стартап Sensatex, который выпустил бета-версию «умной» футболки — Smart Shirt — в 2006 году. Одежда отслеживает движения, сердечный ритм и дыхание человека, который её носит, и может передавать данные по беспроводной связи. При этом она не выглядит громоздко и её можно стирать.

В конце 1990-х годов к производству умной одежды начинают подключаться представители индустрии моды и начинает расти число совместных проектов между производителями электроники и одежды. Первым коммерческим продуктом, появившемся в результате такого рода сотрудничества, считается совместная разработка компании Philips и производителя одежды Levi Strauss & Co — куртка ICD+ со встроенным MP3-плеером, сотовым телефоном, а также гарнитурой и пультом управления в комплекте, она была выпущена в 2000 году. Примеру Philips и Levi в последующие годы последовали многие производители.

Однако более сложные разработки в начале 2000-х годов оставались на стадии прототипов. Например, на Всемирной выставке в Ганновере в 2000 году был представлен один из первых концептов «умной» одежды — Cyberia survival suit — совместная разработка производителя одежды Reima, Университета Лапландии и Тамперского технологического университета. Этот костюм для катания на снегоходе был оснащен нагревательными элементами, датчиками, которые отслеживали биение сердца, температуру внутри и снаружи, влажность (на случай, если человек окажется в воде), и движения человека, его позу и удары о что-либо. Одежда также была оснащена системой GPS и мобильным телефоном. Все это управлялось с помощью небольшого компьютера с графическим интерфейсом. Вся конструкция была весьма тяжелой.

Применение

Медицина

Медицина — одна из областей, в которых «умная» одежда наиболее востребована. Одежда со встроенными датчиками используется для непрерывного слежения за состоянием пациентов, так как позволяет снимать кардиограмму, следить за сердечным ритмом, дыханием, давлением и другими параметрами. Примерами таких разработок служат LifeShirt System жилет со встроенными датчиками и возможностью записи и анализа данных, или упоминавшаяся выше «умная» футболка компании Sensatex.

«Умная» одежда и проблема старения

Известно, что в развитых странах все острее становится проблема старения, связанная с увеличением продолжительности жизни. «Умная» одежда отчасти помогает в её решении. Например, в Европе существует государственная программа «Старение в информационном обществе», целью которой является разработка технологий, позволяющих следить за здоровьем пожилых людей. Для этой цели могут использоваться «умные» браслеты.

Спорт

Производители спортивной одежды и оборудования всегда охотно экспериментировали с новыми технологиями. «Умная» одежда — не исключение. Её использование различается в профессиональном и любительском спорте. «Умная» одежда для профессиональных спортсменов похожа на медицинские системы мониторинга состояния человека и позволяет следить за такими параметрами, как сердечный ритм, дыхание и т. д. Примером такой разработки является система слежения за сердечным ритмом Adidas. Она представляет собой спортивную одежду — бюстгальтеры, майки, футболки — со вплетенными в ткань сенсорами. С сенсоров данные поступают на передатчик, который может передавать их на спортивные часы, смартфон или кардиотренажер.

В 2013 году студент из университета Бригама Янга в США изобрел «умный» шлем, внутри которого специальная пьезоэлектрическая пена при сжатии генерирует электрический сигнал. Сигнал передается на планшет или компьютер. Таким образом, тренер в течение нескольких секунд получает информацию о том, насколько серьезный удар получил спортсмен и может быстро вывести его из игры. Аналогичные шлемы, но с акселерометром вместо пьезоэлектрических элементов, уже используются в профессиональном спорте, например, игроками Национальной футбольной лиги США.

В области любительского спорта использование элементов «умной» одежды скорее относится к разряду развлечений. Например, многие производители спортивной одежды выпускают одежду со вшитыми кнопками для управления плеерами или iPod. В 2003 году компания Adidas предприняла вторую в истории попытку оснастить кроссовки компьютером и выпустила модель adidas 1 с меняющейся в зависимости от действий владельца амортизацией, однако работали такие кроссовки ненадежно и распространения не получили. Более успешным оказался совместный продукт Nike и Apple — кроссовки, которые синхронизируются с iPod или iPhone во время, а те в свою очередь собирают статистику и переключают музыкальные треки.

Мода и дизайн

В этой области от «умной» одежды требуется не столько функциональность или удобство, сколько интересные идеи по использованию новых технологий. В производстве повседневной одежды эти идеи почти не используются. В качестве примеров можно привести, разработку дизайнерской студии Studio 5050 — куртка Love Jacket со встроенным источником и приёмником инфракрасного излучения, микроконтроллером, а также светодиодами и динамиком. По импульсам инфракрасного излучения парные куртки «узнают» друг друга и начинают мигать светодиодами и испускать звуки. Hug Shirt — футболку, которая позволяет чувствовать объятия на расстоянии при помощи связи по Bluetooth и системы сенсоров.

Для тех, кто хочет попробовать силы в создании «умной» одежды самостоятельно, выпускаются наборы, в которые входят токопроводящая ткань, светодиоды, переключатели и другая необходимая электроника.

Военные разработки

Военные ведомства, особенно американские, изначально были самыми активными спонсорами разработок в области носимой электроники и «умной» одежды. Один из таких проектов — Future Force Warrior — был посвящён разработке боевого костюма для пехоты. Этот костюм должен полностью защищать человека и помогать ему передвигаться с помощью экзоскелета, он оснащен системой мониторинга состояния солдата, встроенным в шлем дисплеем и системой коммуникации, а также оружием и батареями для питания электроники.

Умная одежда в России

В России предпринимались попытки создания умной одежды. Часто это были университетские команды, например, командой из ЮУрГУ под руководством профессора Кодкина был создан прототип умной футболки с электродами для измерения ЭКГ человека. Предоплагалось, что такую футболку могут использовать спортсмны во время занятий, чтобы можно было отслеживать уровни нагрузки. Стартап Tesla Suit встраивает в костюм всевозможные сенсоры, пытаясь предоставить максимально возможное количество данных для пользователя. Стартап IQ-BEAT участвовал в акселерации Инкубатора ВШЭ на потоке Искусственный Интеллект, создал и пилотирует "Alert-систему диагностики и мониторинга здоровья человека" или умную футболку на 6 отведений ЭКГ с акселерометром (сенсором движения), GPS трекером и прочими датчиками, применяемую отечественными корпорациями для безопасности труда сотрудников. Учитывая высокий интерес российского государства к ИТ индустрии и стимулирование сектора высоких технологий, возможно в России появится больше успешных стартапов в направлении умная одежда.

См. также

• Электронный текстиль
• Энерговырабатывающая ткань