Äventyr i hudhandeln

Den här månaden planerar NTT Labs, forsknings- och utvecklingsavdelningen för Nippon Telegraph and Telephone Corporation, att börja genomföra fältförsök för en radikal ny mänsklig nätverksteknik som kallas RedTacton som använder de naturligt förekommande elektriska fälten i mänsklig hud för att överföra data.

Den smala, PCMCIA-baserade RedTacton-sändtagaren kombinerar en optisk mottagarkrets utrustad med en superkänslig fotonisk elektrisk fältsensor och en kristall för att överföra data över människokroppens yta med upp till 10 megabit per sekund mellan bärbara enheter.

Länkade endast genom beröring, kan transceivrarna också ansluta till liknande transceivrar som bärs av andra användare eller inbäddade i föremål i verkliga rymden, såsom vändkors eller hemelektronik. RedTacton lovar bättre säkerhet och mycket mindre störningar än trådlösa teknologier med kort räckvidd som Bluetooth, ZigBee och Near-Field Communications. RedTacton kommer sannolikt att användas i applikationer som trådlösa hörlurar, bärbar medicinsk utrustning, säkerhetsapplikationer och point-of- försäljning interaktioner.

RedTacton må vara ny, men de vägledande principerna bakom det har funnits i nästan ett decennium. 1996 publicerade MIT Media Labs forskare Thomas Zimmerman och Neil Gershenfeld en artikel som snabbt engagerade mainstreammedia. Teamet utvecklade en prototyp av ett kommunikationsnätverk inom kroppen som utnyttjade minimala elektriska fluktuationer längs ytan av den mänskliga huden för att överföra data mellan enheter. Penn och Teller använde tekniken för ett magiskt trick där ett musikinstrument spelades utan att det rördes. IBM Almaden Research Center, som hade backat projektet, tog snabbt upp Zimmerman och tekniken för bärbara datornätverk.

Hittills har dock inga ansökningar sett dagens ljus. Faktum är att sedan dess har det inte hörts mycket mer i ämnet. Ytterligare forskning gjordes vid MIT, University of Washington, University of Tokyo, Microsoft, Sony och Matsushita, men ingen verkade kunna övervinna de grundläggande hindren för avstånd (mätt i centimeter) och begränsad bandbredd (lågt tvåsiffrigt kilobits per sekund). Drömmen om att få två personer att skaka hand och utbyta något mer än innehållet i ett visitkort mellan handledsmonterade datorer verkade inte vara i sikte.

Gå in i Mitsuru Shinagawa, en framstående teknisk medlem av NTT:s Smart Devices Laboratory. För flera år sedan hade Shinagawa arbetat med de senaste elektrooptiska sensorerna för ett projekt om integrerade kretssonder när han bestämde sig för att tillämpa prylarna på det gamla intra-kroppsproblemet. Att ersätta de elektriska sensorerna i ett Media Lab-liknande system med snabbare lasrar och elektrooptiska sensorer visade dramatiska resultat.

Det första genombrottet var idén att använda EO-sensorer, säger Hideki Sakamoto, senior manager för NTT:s FoU-strategiavdelning. Vi insåg av misstag att mycket känsliga integrerade kretssonder kunde användas för kommunikation över människokroppen.

Fenomenet som Shinagawa först upptäckte var att de optiska egenskaperna hos en elektrooptisk kristall varierar när det sker förändringar i ett svagt elektriskt fält. När kroppens naturliga elektriska fält interagerar med närmaste transceiver, till exempel, överförs distinkta svängningar mellan fälten. Polariserad av svängningarna skjuter en liten laserstråle genom RedTacton-kristallen och sensorn mäter reflektionen och omvandlar den till en elektrisk signal.

Den demonstrerades första gången på Siggraph av NTT 2003 under namnet ElectAura-Net, och tekniken har uppgraderats avsevärt i den senaste RedTacton-prototypen.

Vi hade olika problem, bland annat buller och energiförbrukning, men vi har löst det ena efter det andra, säger Sakamoto.

Enligt Kurt Partridge, som var huvuddesignern av ett nyligen interna nätverkssystem inom kroppen vid University of Washington, överträffar RedTacton vida kapaciteten hos något av de befintliga elektriska sensorbaserade projekten.

Hastigheten de får är väldigt imponerande, säger Partridge, som nu är forskare vid PARC. Det gör tekniken konkurrenskraftig med andra kommunikationstekniker med kort räckvidd som Bluetooth, Zigbee och UWB.

Partridge ser fram emot att se hur väl NTT har löst problemet med strömförbrukning.

Deras tidiga prototyper förbrukade mycket ström; han säger. Förhoppningsvis har de åtgärdat detta problem.

Även om vissa potentiella kunder kanske avskyr tanken på att deras kroppar lyser upp som en julgran, hävdar Sakamoto att systemet är helt säkert eftersom ingen ström rinner in i kroppen. Han säger också att signalintegriteten är osårbar för regn, kyla, värme, statisk elektricitet eller elektriska stormar.

Han medger dock, trots dess sällsynta frekvens, störs datautbyte ibland av elektromagnetiska vågor – radiovågor med en viss frekvens.

Det stora genombrottet för RedTacton, säger Sakamoto, är att det frigör tekniken från de allvarligare problemen med störningar bland trådlösa enheter. RedTacton behåller tydligen sin bandbredd även under samtidig kommunikation med flera användare. (Om det stämmer kan gruppkramen förvandlas till ett produktivitetsverktyg såväl som en motiverande teknik.)

Den lilla transceivern passar bekvämt i en skjortficka och kräver till skillnad från tidigare system ingen direkt anslutning till huden. Prototypen kan kommunicera med 10 Mbps med andra sändtagare på kroppen, till exempel förmedla överföring mellan en MP3-spelare och ett headset, och Sakamoto säger att den snart kommer att krympa till den storlek där den kan byggas in i mobiltelefoner och andra enheter. Vid anslutning utanför kroppen kan det elektriska fältet färdas genom ledare och dialektriker på ett avstånd som sträcker sig från centimeter till meter, beroende på ledningsförmågan.

NTT är särskilt entusiastiska över beröringsbaserade personaliseringsapplikationer. Till exempel kan handlingen att sitta i din bilbarnstol instruera säten och speglar att justera därefter eller att ta upp en delad mobiltelefon skulle omedelbart göra den till din. NTT föreställer sig också beröringsbaserad interaktiv reklam som anpassar sig efter en individs profil eller smarta medicinflaskor som skulle slå larm om du försöker ta fel piller.

Innan tekniken blir kommersiell, säger Sakamoto, kommer den förmodligen först att integreras i säkerhetsapplikationer. Eftersom RedTacton undviker trådlös snokning, skulle beröringsbaserade köp vara privata och ge autentisering till leverantörer, vilket gör det möjligt för människor att göra saker som att låsa upp en dörr helt enkelt genom att röra vid vredet.

På väg mot Big-Brother-scenarierna som all sådan genomgripande teknologi verkar möjliggöra, kan RedTacton byggas in i objekt som arkivskåp så att företag kan hålla reda på vem som använde vad.

Förutsatt att NTT Labs har löst sina strömproblem och regelbundet kan uppnå till och med en fjärdedel av sin högsta hastighet, 10 Mbps, borde det hitta en plats på marknaden. Den största utmaningen är mängden av konkurrerande trådlösa format med kort räckvidd som använder mer beprövad teknik.

Medan NTT positionerar RedTacton mot den ledande kortdistansutmanaren, Bluetooth, är kanske den mer passande jämförelsen med den kommande Near Field Communications-tekniken. NFC:s RFID-liknande teknologi sänder bara några hundra kilobit per sekund, men det kommer sannolikt att vara mycket billigare än RedTacton (eller någon annan konkurrerande teknologi), och liksom RedTacton har den större säkerhet på grund av sin korta räckvidd på 10 centimeter. Sony och Philips hoppas få NFC inbäddat i allt från mobiltelefoner till smarta kort under de närmaste åren.

Bortsett från att erbjuda större bandbredd, är RedTactons största fördel gentemot NFC och andra trådlösa tekniker bekvämlighet.

Du behöver inte ta ditt ID-kort ur fickan, säger Sakamoto. Bara att röra eller gå med din handdator i fickan räcker för autentisering.

Vissa människor kommer att bli mycket attraherade av idén att använda sina kroppar som nätverk, och nya applikationer kan blomstra. Ändå kan psykologiska barriärer vara ett problem för många användare. Även om de är övertygade om enhetens säkerhet kan vissa oroa sig för integritet eller stöld från oavsiktlig fysisk kontakt. Med rätt säkerhet är dessa inte allvarliga problem, men vissa användare kan också känna en vag känsla av kränkning av deras personliga utrymme.

Sakamoto hävdar att vi har övervunnit sådana psykologiska barriärer många gånger tidigare.

Om användarnyttan är mycket större än deras oro kommer folk att börja använda den, säger han. Det är precis vad som hände med mobiltelefoner.

Dölj