Processori, sensori e connettività per indossabili

Il mercato delle tecnologie indossabili sta finalmente decollando. Un mix ottimale tra costante miglioramento del rapporto tra prezzo e prestazioni dei dispositivi a semiconduttore, cambiamento delle tendenze sociali e diffusione di un eco-sistema formato da smartphone, app e servizi basati su Cloud ha di fatto reso queste tecnologie molto più utili, accessibili e alla portata di un numero molto più vasto di consumatori. Per oltre mezzo secolo la legge di Moore ha governato il mondo dell’elettronica, che è stato contraddistinto da un continuo abbassamento dei prezzi a fronte di un incremento costante delle prestazioni dei dispositivi a semiconduttore. Negli ultimi anni, tuttavia, questo incremento esponenziale del rapporto tra prestazione e prezzi ha portato la tecnologia a raggiungere un punto di svolta, in cui è stato possibile realizzare sistemi completi su un singolo chip, che spesso integra interi sistemi radio, interfacce per sensori e altri circuiti, tutti ospitati su un minuscolo pezzo di silicio di costo relativamente contenuto. Per quanto concerne tendenze e comportamenti sociali, un numero crescente di persone mostra un interesse sempre maggiore per il monitoraggio della propria salute, mentre nelle attività di svago aumenta la richiesta del consumatore di poter, ad esempio, mappare la propria corsa, contare il numero di vasche fatte in piscina, monitorare la distanza percorsa durante il trekking e confrontare le proprie prestazioni con quelle di altre persone. Il terzo fattore da considerare è rappresentato dall’ecosistema degli smartphone, grazie al quale le tecnologie indossabili possono essere controllate dalle app installate sugli smarphone senza richiedere la presenza di complesse e costose interfacce. Gli smartphone hanno anche assunto il ruolo di hub delle reti Pan, connettendo tra di loro vari dispositivi, oltre ad agire come backhaul per i server basati su Cloud.

Un mercato in espansione

Ovviamente la diffusione della tecnologia indossabile porta con sé opportunità e rischi. I dispositivi indossabili, di solito, devono avere dimensioni che siano le più piccole possibili: da qui la costante spinta verso la miniaturizzazione. La legge di Moore, in una certa misura, ha tenuto conto di questo aspetto ma la crescente complessità che distingue alcune tecnologie indossabili richiede la disponibilità di potenze di elaborazione sempre maggiori, che a sua volta si traduce in un aumento dei consumi di energia. Nel caso delle tecnologie indossabili, mantenere sotto controllo il consumo di potenza è un aspetto critico, a causa della necessità di prolungare il più possibile l’intervallo di tempo tra una ricarica e la successiva e di garantire, almeno in alcune applicazioni, l’affidabilità di funzionamento anche nel caso di ridotta carica della batteria. Si pensi ad esempio alle applicazioni nel medicale, dove vengono impiegati sensori per verificare lo stato di salute di pazienti anziani utilizzando metodologie di monitoraggio remoto. Tenere sotto controllo i segni vitali di un paziente anziano, la sua attività fisica, i modelli del sonno e molti altri aspetti della sua quotidianità può fornire a medici, badanti e familiari un archivio condiviso di informazioni circa il benessere e lo stato di salute delle persone care secondo modalità che non era possibile implementare prima d’ora. Una simile opportunità viene fornita anche ai neonati, grazie alla sempre maggiore diffusione dei sistemi di monitoraggio di tipo consumer in grado di controllare la frequenza cardiaca e respiratoria dei neonati e innescare un allarme nel caso vengano rilevate situazioni anomale. Tutti coloro che sono impegnati nello sviluppo di tecnologie indossabili sono alla ricerca di un giusto compromesso tra costo, funzionalità e consumi dei sistemi preposti al rilevamento e all’elaborazione che stanno realizzando. Essi devono anche integrare una modalità affidabile per la connessione, in modo da poter collegare i dispositivi indossabili ai vari servizi ospitati sui server che gestiscono le applicazioni Cloud.

La connessione: un elemento fondamentale

In molti casi queste connessioni sono effettuate attraverso un link Bluetooth verso una connessione dati mobili abilitata da uno smartphone. La tecnologia Bluetooth Smart 4.0/4.1 mette a disposizione un link di questo tipo consentendo ai dispositivi indossabili di comunicare in modo molto semplice con una pluralità di dispositivi consumer e altre applicazioni compatibili con Bluetooth Smart. L’introduzione di Bluetooth Smart 4.2 ha permesso di soddisfare l’esigenza di semplificare funzionalità e connettività. Senza dimenticare che la sicurezza è diventata un elemento che sta acquisendo un’importanza sempre maggiore: autorità sanitarie e nazionali di regolamentazione richiedo un livello di protezione sempre più alto di quelli che, come accade nel caso delle app e dei dispositivi indossabili preposti al monitoraggio della salute, sono alcuni dei dati personali più sensibili. Giusto per tenere sempre sotto pressione i progettisti di dispositivi indossabili, Bluetooth Sig ha annunciato Bluetooth 5, un ulteriore aggiornamento di questo standard, che dovrebbe garantire velocità e distanza di trasmissione maggiori, oltre a supportare la messaggistica in modalità broadcast. Ciò potrebbe risultare utile per collegare e coordinare piccoli gruppi di dispositivi indossabili presenti sul corpo di una persona. Dispositivi indossabili più complessi, come ad esempio sistemi avanzati per il monitoraggio della salute che devono essere indossati dal paziente per periodi di 24 o 48 ore in un ospedale o in un ambiente clinico, potrebbero richiedere funzionalità di comunicazioni wireless più complete. Per applicazioni medicali di questo tipo potrebbe essere adottata la più recente versione di Wi-Fi, identificato dalla sigla 11ac. Questo nuovo aggiornamento dello standard permette di ottenere velocità di trasmissione assimilabile a quelle di (Gigabit) Ethernet, garantendo un maggior throughput con livelli di potenza molto bassi. Una caratteristica di questo tipo è utile nel settore degli indossabili poichè in molti casi le trasmissioni possono avvenire sotto forma di brevi “raffiche” ad alta velocità, consentendo quindi al dispositivo indossabile di tornare velocemente in uno stato di sleep a basso consumo.

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