Il futuro negli indossabili Bluetooth Smart

1 Figure 2

È fuor di dubbio che i dispositivi indossabili offrono un’opportunità senza precedenti di migliorare diversi aspetti della nostra vita quotidiana: la produttività, la salute e, più in generale, lo stile di vita nel suo complesso. Questi dispositivi possono rilevare e consentire l’accesso a informazioni sia di natura personale sia relative a tutto ciò che circonda l’utilizzatore stesso che possono essere impiegate per i più diversi scopi, come ad esempio effettuare scelte migliori e più ponderate. Soprattutto, essi abilitano la connettività personale - in altre parole danno la possibilità di connettere un “alter-ego” digitale a Internet. In questo modo l’utente può condividere le proprie informazioni con amici o esperti remoti per i più svariati scopi: divertimento, per avere consigli o persino diagnosi mediche immediate.


Un mercato piccolo ma in crescita
Viste le premesse, non può certo sorprendere il fatto che il mercato dei dispositivi indossabili sia in rapida crescita. In base a un'analisi condotta da Ccs Insight, nel 2013 sono stati consegnati 9,7 milioni di unità: questo dato è quasi triplicato l'anno successivo, dove si è toccata quota 29 milioni di unità mentre per l'anno in corso l'incremento previsto è del 158% (equivalente a 75 milioni di unità): entro il 2018 saranno consegnati 175 milioni di dispositivi indossabili all'anno. Nonostante questi tassi di crescita, il mercato complessivo è relativamente piccolo, specialmente se confrontato con quello degli smartphone, valutato in miliardi di unità. Per poter sfruttare al meglio le potenzialità di questo mercato è necessaria l'introduzione sul mercato di dispositivi indossabili di seconda e di di terza generazione. Tali dispositivi integreranno un numero maggiore di sensori, in modo da fornire all'utilizzatore più informazioni utili e saranno di tipo "context aware" (sensibili al contesto) in modo da assicurare che le informazioni siano fornite in maniera appropriata e coerente. Essi permetteranno di ampliare le possibilità applicative (ovvero i cosiddetti use case - casi d'uso) contribuendo, ad esempio, a rendere sempre più labili i confini tra il mondo consumer e quello medicale, permettendo alle persone di cooperare con gli operatori sanitari per gestire al meglio la propria salute. Per queste nuove applicazioni, la sicurezza dei dati e la privacy dell'utente sono due aspetti che assumono un'importanza critica. Come dice il nome stesso, i dispositivi indossabili sono utili solamente se indossati dall'utilizzatore. Ovviamente, essi devono garantire la maggior durata d'utilizzo possibile. I dispositivi indossabili della prossima generazione, quindi, dovranno assicurare una maggior durata della batteria, o un periodo di utilizzo più lungo tra una ricarica e la successiva, e avranno dimensioni tali da risultare non invasivi e comodi da indossare.

Integrazione dei dati e sensibilità al contesto
I primi dispositivi indossabili erano semplici contapassi basati su accelerometri tri-dimensionali. A questi sono seguiti componenti più complessi, che incorporavano elementi quali giroscopi e sensori di pressione. Ciò ha permesso ai dispositivi di identificare il tipo di attività compiuta dall'utilizzatore - passeggiata, corsa, arrampicata e così via - e di tracciare i cicli del sonno. Nel contempo, grazie alla presenza di sensori di temperatura e di umidità, è stato possibile misurare con maggior precisione quantità come ad esempio il numero di calorie bruciate dall'utilizzatore durante l'attività fisica. L'integrazione di un numero di sensori sempre maggiore nei dispositivi indossabili è una tendenza destinata a proseguire negli anni a venire. In particolare saranno sempre più utilizzati sensori ambientali e di movimento, mentre si sta diffondendo l'impiego di sensori biologici. I bio-sensori sono già presenti nei monitor medicali indossabili di tipo stand alone, mentre sono già stati introdotti sul mercato i primi dispositivi consumer in grado di misurare la frequenza cardiaca. Nel giro di pochi anni nei dispositivi consumer saranno presenti sempre più bio-sensori, come ad esempio sensori spettroscopici per la misura dell'ossigeno nel sangue, della pressione e dei livelli di glucosio e i sensori per il rilevamento della risposta galvanica della pelle, utili per determinare i livelli di sudorazione e i valori del pH. L'integrazione di più sensori comporta parecchi vantaggi. In primo luogo contribuisce ad aumentare il numero di funzioni di un dispositivo - consentendo a esso di misurare un maggior numero di parametri. Inoltre permette di incrementare l'accuratezza dei dati acquisiti. Per esempio, l'uso delle informazioni provenienti da altri sensori per determinare il tipo di attività in corso può aiutare a effettuare la scelta dell'algoritmo utilizzato per elaborare gli ingressi dagli accelerometri, conferendo quindi una maggiore precisione all'attività di rilevamento. Oltre a ciò, l'abbinamento dei dati provenienti da più sensori consente ai dispositivi di estrarre un maggior numero di informazioni che possono risultare utili per l'utente: utilizzando ad esempio i dati relativi alla frequenza cardiaca, quelli dell'accelerometro e la risposta galvanica della pelle è possibile stimare il livello di stresso di un individuo. Oltre ai sensori di movimento, ambientali e biologici, i dispositivi indossabili faranno uso, verosimilmente, di un numero maggiore di microfoni. In questo caso l'obiettivo non è quello di fornire all'utente un maggior numero di informazioni, bensì quello di aiutare il dispositivo indossabile ad acquisire una maggior consapevolezza del contesto in cui opera in modo che possa decidere il tipo di informazioni realmente utili per l'utilizzatore e e il modo migliore per comunicarle. Ad esempio, se il dispositivo "sente" il rombo di un motore a reazione, potrebbe dedurre che l'utente che lo indossa si trova a bordo di un aereo e monitora il tempo trascorso a bordo dell’aereo. Esso potrebbe quindi regolare le sue raccomandazioni relativamente al periodo di sonno e all'attività fisica da eseguire per contrastare in maniera più efficace fatica, disidratazione e jet lag.

Nuovi casi d'uso
Nel momento in cui i dispositivi indossabili acquisiscono una maggior numero di dati relativamente all'utilizzatore e all'ambiente che lo circonda, essi si propongono sempre più come una sorta di alter-ego digitale. Ciò, abbinato al mash-up (ovvero al mix di contenuti ed elementi provenienti da fonti diverse che possono essere acquisiti) tipico dei dispositivi indossabili e alla consapevolezza del contesto in cui questi operano – permette di ampliare notevolmente le potenzialità applicative (casi d’uso) di tali dispositivi. Le possibilità sono virtualmente illimitate. E' semplice immaginare un dispositivo indossabile che si trasforma in un dispositivo di accesso multiuso grazie al quale sarà possibile aprire la porta di casa e quella dell'ufficio, le portiere della macchina, nonché effettuare il log-in per accedere alle apparecchiature utilizzate al lavoro. Quindi niente più chiavi, password o badge d'accesso che possono essere persi o dimenticati. Nel settore dell'automazione domestica, un sistema di intrattenimento "smart" potrebbe rilevare le persone presenti in un'abitazione grazie ai loro dispositivi indossabili e selezionare automaticamente i canali Tv, la musica e i livelli di volume conformi ai loro gusti. I dispositivi indossabili potrebbero comunicare con i beacon (ovvero quei piccolo dispositivi wireless in grado di comunicare con i dispositivi presenti nelle vicinanze) sparsi nell'abitazione consentendo il rilevamento della presenza in modo da regolare l'illuminazione e il riscaldamento in base alle preferenze personali oppure semplicemente effettuare l'accensione e lo spegnimento in modo da garantire un ambiente sempre confortevole e ottimizzare i consumi di energia.

Big data: sfumano i confini tra consumer e medicale
Il ruolo che potrebbero rivestire i dispositivi indossabili nell'aiutare le persone a gestire la loro salute è forse una delle applicazioni più interessanti. Nel momento in cui aumenta il numero dei biosensori e crescono accuratezza e affidabilità dei dati da loro raccolti, si assisterà a una progressiva fusione dei domini consumer e medicale. I dispositivi per il fitness e quelli che sono utilizzati tutti i giorni per garantire determinati vantaggi a chi li indossa non saranno più semplici gadget per il mercato consumer ma potranno fornire dati utilizzabili in ambito medicale. Quindi le informazioni raccolte per rilevare la forma fisica o i livelli di attività di una persona potranno essere condivisi con il medico curante o con un sistema automatizzato per il monitoraggio della salute allo scopo di individuare segnali di allarme pre-sintomatici di un cattivo stato di salute. Ciò consentirà alle persone di farsi curare o modificare lo stile di vita in una fase molto più precoce con tutti I vantaggi che ciò comporta – cure spesso meno drastiche, più semplici da implementare e che avranno una maggiore probabilità di successo. I dispositivi indossabili si possono definire “partner naturali” delle infrastrutture cloud che prevedono la condivisione dei dati per scopi sanitari attualmente sviluppate da diverse società. In un contesto come questo è possibile sperimentare le reali potenzialità dei cosiddetti big data. Nel momento in cui aumentano il numero e il grado di sofisticazione dei dispositivi indossabili, sarà possibile raccogliere e analizzare in forma anonima informazioni circa la salute, la forma fisica e lo stile di vita di milioni di persone per un periodo di diversi anni. Oltre a rivelare le tendenze in ambito sanitario, questo dataset di enormi proporzioni potrebbe far luce sulla modalità di inizio di una malattia. Ciò potrebbe consentire di intervenire in maniera molto più precoce per minimizzare l'impatto - in termini finanziari, sociali e personali - dei problemi legati alla salute.

Sicurezza e privacy dell'utilizzatore
Nel momento in cui I dispositivi indossabili raccolgono un numero sempre maggiore di informazioni sensibili, e l'alter ego digitale diventa sempre più "completo", la privacy e la sicurezza dei dati sono destinate a rivestire un ruolo sempre più cruciale. I consumatori, soprattutto nel caso siano coinvolte informazioni di natura medica, richiederanno i più elevati livelli di protezione dei dati e questo aspetto potrebbe diventare un elemento chiave delle decisioni di acquisto da parte dei consumatori. La sicurezza dei dati deve essere garantita sia in fase di memorizzazione sia durante la trasmissione. I dispositivi indossabili della prima generazione tendevano a fare affidamento sui protocolli di sicurezza intrinseci nella tecnologia di connettività prescelta, che era solitamente Bluetooth Smart. Questo livello di sicurezza può essere sufficiente per eseguire il rilevamento, ad esempio, della distanza percorsa a piedi da una persona nel corso della giornata, ma è evidente che è necessario ricorrere a misure più affidabili nel caso i consumatori decidano di affidare ai dispositivi indossabili le loro informazioni di natura medica. Bluetooth 4.2, la più recente versione di Bluetooth, offre un livello di sicurezza più elevato. Ma visto l'enorme numero di dispositivi Bluetooth utilizzati "sul campo" esiste sempre il rischio che gli algoritmi di sicurezza possano essere violati - lasciando la trasmissione priva di protezione. Per questo motivo i produttori di dispositivi indossabili devono prendere in considerazione l’adozione di misure per la crittografia dei dati di tipo indipendente come ad esempio quelle implementate nelle soluzioni proposte da Dialog per i dispositivi indossabili. In questo caso, anche se i protocolli di sicurezza Bluetooth vengono aggirati (il cosiddetto cracking), i dati trasmessi risultano ancora crittografati. In questo modo i produttori saranno in grado di offrire ai consumatori una sicurezza "end-to-end" indipendente da Bluetooth. Le informazioni personali residenti sui dispositivi indossabili possono quindi godere dello stesso livello di protezione tipico dei documenti finanziari del settore bancario.

Durata della batteria
A causa dell'integrazione di un numero via via crescente di sensori e dell'impiego in nuovi settori applicativi, i produttori di dispositivi indossabili devono affrontare le problematiche legate ai limitati budget di potenza delle classiche batterie a bottone o ricaricabili. Di volta in volta, gli studi condotti da società quali IDC e GMI hanno sottolineato che la durata della batteria è il principale fattore che determina la scelta dei consumatori quando devono acquistare un prodotto portatili alimentato appunto a batteria. Gli odierni dispositivi indossabili assicura una durata delle batterie/intervalli tra i periodi di ricarica dell'ordine di 7-14 giorni. I consumatori si aspettano che questo dato venga mantenuto, se non addirittura migliorato, nel momento in cui I dispositivi si arricchiscono di nuove funzionalità. Senza dimenticare che molte applicazioni dei dispositivi indossabili prevedono che questi ultimi eseguano un monitoraggio continuo per periodi di tempo molti lunghi: in questi casi la rimozione del dispositivo per eseguire la ricarica o sostituire la batteria potrebbe inficiare il beneficio dell'applicazione, rendendola così meno appetibile per il consumatore. Ad esempio, nel caso sia necessario ricaricare un dispositivo di notte, non sarebbe possibile tener traccia della tipologia di sonno e rischiare di non rilevare le palpitazioni che potrebbero indicare problemi di natura cardiaca. Una tipica batteria ricaricabile a polimeri di litio ha una capacità di soli 40 mAh. Alimentare un dispositivo indossabile che integra numerosi sensori per parecchi giorni a partire da questa capacità significa ridurre i consumi di potenza di tutte le parti di un sistema: i sensori, l'hardware di comunicazione e del sistema stesso e il software. La tecnologia dei sensori è in continua evoluzione e uno degli obbiettivo primari è appunto il contenimento dei consumi. Dialog, dal canto suo, sta concentrando la propria attenzione sulla riduzione dei consumi del sistema complessivo attraverso lo sviluppo degli Smart SoC Bluetooth che abbinano le componenti hardware richieste per l'applicazione e la comunicazione, come ad esempio il nuovo SmartBond DA14680. Grazie all'adozione di innovative tecnologie a radiofrequenza e per la gestione della potenza, questo componente assorbe solamente 1 mA in presenza di eventi Bluetooth tipici.

Un indossabile che non si toglie mai
L'obiettivo finale dei dispositivi indossabili è consentire un monitoraggio su base continuativa. Ciò significa individuare una modalità per alimentare il dispositivo senza doverlo togliere per ricaricarlo o sostituire la batteria. Le due opzioni più ovvie sono l'energy harvesting e la ricarica wireless. Nel caso dell'energy harvesting (termine che indica tutte quelle tecnologie che rendono possibile il recupero, la trasformazione e l'accumulo di energia anche di piccole quantità, ricavate da diverse forme presenti nell'ambiente – calore, luce, vibrazione, vento, onde radio), le tecnologie che appaiono più promettenti sono la fotovoltaica e quella che prevede l'uso dei segnali Rf presenti nell'ambiente. È anche possibile utilizzare altre tecnologie come ad esempio l'harvesting vibrazionale e la generazione termoelettrica ma la frequenza del movimento di una persona e i limitati differenziali di temperatura attorno al corpo danno origine a un potenziale molto limitato. Alcuni produttori hanno già iniziato a esaminare il ruolo che l'energy harvesting potrà rivestire nel settore dei dispositivi indossabili: da segnalare a questo proposito la collaborazione tra Misfit e Swarovski, che ha portato alla realizzazione di una serie di gioielli e accessori in grado di rilevare la forma fisica della persona che li indossa alimentati a energia solare. In ogni caso, viste le crescenti aspettative riposte dai consumatori sui dispositivi indossabili, non sembra verosimile che l'accumulo e il riutilizzo dell'energia possa rappresentare l'unica forma di alimentazione per dispositivi che devono essere "always-on". Piuttosto l'harvesting potrebbe rappresentare una fonte secondaria di energia, grazie alla quale sarà possibile aumentare la durata della batteria primaria.
La ricarica wireless, invece, ha molte più possibilità di essere utilizzata come fonte di alimentazione primaria. Vista la necessità di indossare i dispositivi, l'opzione più promettente è la carica wireless di tipo "loosely coupled" (ad accoppiamento debole) dove i segnali Rf forniscono potenza a un certo numero di dispositivi separati che si trovano all'interno di un'area estesa – si tratta di un approccio del tutto analogo a quello utilizzato dai sistemi Wi-Fi per connettere in modalità wireless più dispositivi a Internet. Di recente Dialog ed Energous hanno presentato il primo prototipo di un sistema di questo tipo caratterizzato da un raggio di carica massimo di 10 metri. Se la ricarica wireless è destinata a diventare una fonte di alimentazione primaria per dispositivi indossabili sempre attivi, deve essere fatto un investimento di notevole entità nelle infrastrutture di ricarica. In questo caso Wi-Fi potrebbe rappresentare un modello: i sistemi di carica potrebbero essere installati nelle abitazioni e nei posti di lavoro, mentre esercizi commerciali, aeroporti e hotel potrebbero differenziarsi dalla concorrenza creando "hot spot di carica" estesi per i propri clienti.

Fattore di forma
Un ulteriore problema che i costruttori di dispositivi indossabili devono affrontare è "comprimere" tutte queste funzionalità in dispositivi che i consumatori potranno indossare per molti giorni. Le scelte, ovviamente, sono molto personali: alcuni non vorranno passare inosservati mentre altri preferiranno qualcosa di più discreto. Al momento attuale i dispositivi indossabili più diffuse sono smartwatch e braccialetti. Alcune ricerche di mercato, come quella condotta da Forrester, evidenziano che questi rimarranno gli oggetti più “gettonati”: il 28% degli intervistati ha dichiarato di essere contento di portare al polso dispositivi dotati di sensori affidabili e in grado di attirare l'attenzione. Come di evince, sarà disponibile una gamma vasta e articolata di tipologie di dispositivi. Pur nella loro diversità, questi dispositivi hanno un comune denominatore: le dimensioni estremamente ridotte. Per poter realizzare dispositive così piccolo, i produttori devono poter utilizzare soluzioni hardware caratterizzate da un elevato livello di integrazione, come ad esempio SoC che includono in un unico package tutte le funzionalità - relative all'applicazione, al sistema, alla sicurezza e alla connettività personale - richieste. Oggigiorno le soluzioni più piccole - che integrano il SoC e tutti i componenti passivi richiesti in un unico modulo - hanno dimensioni pari a soli 3,5 x 3,5 mm. Per soddisfare le esigenze dei future fattori di forma, soluzioni di questo tipo dovranno essere ancora più compatte. I produttori di semiconduttori che forniscono i loro prodotti ai costruttori di dispositivi indossabili possono aiutare questi ultimi a comprimere ulteriormente le dimensioni dei loro prodotti incrementando le funzionalità integrate nei loro circuiti integrati. Il nuovo SmartBond DA14680 di Dialog, per esempio, include in un solo chip le funzionalità di comunicazione, quelle di calcolo necessaria per l'elaborazione dell'applicazione, il sensor hub (ovvero il dispositivo che si occupa di integrare ed elaborare i dati provenienti da diversi sensori) e la gestione della potenza. Questo elimina la necessità di ricorrere a una carica batteria esterno, convertitori Dc/Dc, indicatori dello stato di carica, garantendo una sensibile riduzione degli ingombri a bordo della scheda.

Pronti per il futuro
Dispositivi comodi da indossare e ricchi di funzionalità grazie alla presenza di svariati sensori contribuiranno senza dubbio a migliorare il modo di vivere in molti modi. Ma per sfruttarne appieno le potenzialità, i produttori di dispositivi indossabili devono abbinare i loro prodotti a servizi interessanti e utili per i consumatori. Le potenzialità di questi servizi sono praticamente illimitate - dai check-up medici remoti ai consigli relativi alle scelte alimentari più appropriate fino alle applicazioni di automazione domestica. È proprio la disponibilità di tali servizi che incoraggeranno i consumatori ad acquistare e utilizzare dispositivi indossabili, favorendo in tal modo la crescita di un settore relativamente giovane e aiutandolo a raggiungere la maturità. Per poter implementare questi dispositivi e i relativi servizi, i produttori di dispositivi indossabili devono poter disporre di soluzioni su silicio che permettano loro di arricchire l’offerta di funzionalità nel rispetto di vincoli severi in termini di dimensioni e consumi. Dialog Semiconductor, azienda attivamente impegnata nello sviluppo di soluzioni di questo tipo attraverso la linea di prodotti della famiglia SmartBond, ha messo a punto una roadmap in grado di adeguarsi alle richieste di un settore in continua evoluzione. Il DA14680 rappresenta il primo passo di questo percorso evolutivo. Prima soluzione su chip singolo concepita per dispositivi indossabili, essa abbina eccellenti prestazioni a elevati livelli di integrazione e bassi consumi. Si tratta della sola soluzione integrata al momento disponibile che permette ai progettisti di creare dispositivi indossabili completi dotati di un gran numero di sensori e sensibili al contesto che garantiscono lunghi intervalli di tempo tra una ricarica e la successiva. Una soluzione di questo tipo permette di sviluppare i dispositivi indossabili Bluetooth Smart della prossima generazione, grazie ai quali questo emergente mercato potrà sviluppare appieno le proprie potenzialità.

Pubblica i tuoi commenti