Смартфоны на службе у военных

Смартфоны давно заменили нам фотокамеру, навигатор, аудиоплеер и еще десяток гаджетов. Но прогресс не стоит на месте и эти ставшие обыденными мобильные устройства находят применение во все новых областях — от медицины до военного дела. 18 Июль 2015, 08:36
«Гражданские» портативные устройства, сертифицируемые для работы в закрытых сетях — это уже не новость. В январском номере мы писали про создаваемое Пентагоном облачное хранилище данных, доступ в которое будет возможен в том числе с Apple iPhone и iPad. Планшеты и смартфоны активно используются также для тактического взаимодействия между армейскими подразделениями. Среди последних новинок — гаджеты, служащие в качестве интерактивных дисплеев для «умного» оружия.  
Так, интеллектуальный прицел TrackingPoint (Technowars #11/2013) сам по себе является довольно мощным компьютером (работает на ядре Linux) с акселерометром, компасом, дальномером и еще десятком различных датчиков. Вся эта машинерия корректирует прицел, добиваясь наилучших результатов стрельбы. При необходимости картинка с прицела может быть передана на iPhone, iPad или Android-смартфон.
Еще более серьезная разработка — тактическая информационная система SWORD от General Dynamics совместно с компанией Colt, одним из центральных компонентов которой является защищенный смартфон. Мобильный компьютер не только отображает данные с оптического прицела и лазерного дальномера, но и объединяет всех бойцов подразделения в единую сеть для обмена данными (включая взаимную передачу местоположения) в режиме реального времени.
Использование смартфонов и планшетов в тактических сетях ближайшего будущего будет обычным явлением — например, та же Content-Based Mobile Edge Networking (CBMEN) от DARPA. Но куда более интересные способы применения мобильных устройств военные смогут позаимствовать на «гражданке»: современные смартфоны с каждым годом становятся все мощнее, обрастают новым функционалом, а за счет многочисленных высокотехнологичных аксессуаров постепенно превращаются в своеобразный информационно-вычислительный хаб, который в случае необходимости легко объединяется в динамически изменяемую сеть с другими мобильными устройствами.

Мобильная ЭКГ

Мониторинг самочувствия пациента с помощью мобильных устройств — перспективное направление, и емкость соответствующего рынка давно перевалила за $1 млрд и продолжает расти. Причем в качестве приставки к смартфону предлагаются как привычные тонометры и термометры, так и довольно специфические медицинские приборы. Например, американская компания AliveCor выпускает чехлы для смартфонов, позволяющие снимать кардиограмму. После записи данные отправляются лечащему врачу, который может при необходимости откорректировать лечение. Еще один бренд из США, iBGStar, предлагает подключаемые к iPhone глюкометры и, что немаловажно, подписку на услуги врача-специа­листа. Последнее критично для покупателей из других стран: умный гаджет, привезенный, например, в Россию, станет просто очень дорогим тонометром или глюкометром, поскольку отечественная медицинская инфраструктура пока не рассчитана на передачу результатов исследования лечащему врачу с помощью компьютерных сетей.
Смартфон со специальными аксессуарами превращается и в кардиометр (AliveCor), и в глюкометр (iBGStar). Настоящая поликлиника в кармане.

Он и микроскоп, он и тепловизор

Параметры камер, встроенных в современные смартфоны, позволяют не только делать высококачественные фотографии, но и использовать их как вполне конкурентную замену специальному оборудованию. Так, ученые из Калифорнийского университета разработали портативный микроскоп, базирующийся на одном из топовых смартфонов компании Nokia со сверхмощной камерой. Штатной мат­рицы в 41 мегапиксель вкупе с изобретенной приставкой вполне хватает, чтобы уверенно различать объекты размером от 100 наномет­ров (в тысячу раз меньше толщины человеческого волоса). Такого разрешения достаточно, чтобы разглядеть некоторые виды вирусов — например, цитомегаловирус, вирионы которого имеют диаметр 150–200 нм.
 
Ученые из Калифорнийского университета превратили смартфон Nokia в мощный микроскоп
Напомним, что компания FLIR, специализирующаяся на тепловизорах и приборах ночного видения, представила на выставке CES 2014 Flir One — чехол для iPhone, позволяющий смартфону видеть в инфракрасном диапазоне.
Обзор зарубежных производителей тепловизионных систем.
Разработчики предлагают использовать гаджет для контроля за утечками тепла, а также для обеспечения собственной безопасности. Интересно, что стоимость приставки (порядка $350) примерно втрое ниже, чем цена специализированных решений подобного рода.

Гидрометцентр в кармане

У двух следующих решений сильна социальная составляющая. Другими словами, для успешного их функционирования необходимо, чтобы в проекте участвовало как можно больше пользователей. Это, впрочем, не умаляет их значимости и оригинальности.
К проекту SatCam может присоединиться любой владелец iPhone, желающий, чтобы прогнозы погоды стали точнее. Дело в том, что погодные спутники, проводящие мониторинг температуры поверхности Земли, часто ошибаются, принимая за земную твердь облака. Соответственно, падает достоверность результатов полученных измерений. Участник проекта SatCam получает на свой смартфон уведомление, когда над его головой оказывается метеоспутник. В этот момент надо сделать снимок неба, который отправляется на сервер, — так система обработки данных узнает о том, облачная сейчас погода или ясная, а значит, стоит ли верить данным съемки, полученным со спутника.

Участники проекта SatCam делают снимки неба, помогая метеоспутникам уточнять погоду и, соответственно, давать более точный ее прогноз
Еще один проект, разрабатываемый итальянскими геофизиками, направлен на предсказание землетрясений. Суть его заключается в сборе данных с большого количества смартфонов, находящихся в одном регионе. Понятно, что акселерометр отдельно взятого гаджета не сможет отличить подземные толчки от «бытовых» вибраций. Однако специальный алгоритм обработки данных способен выделить из всего массива информации те самые колебания, которых стоит опасаться.

Хайтек-градусник

Как мы уже убедились, подключая разнообразную периферию к смартфону, его функциональность можно значительно расширить. Тренд последних лет — многочисленные измерения в дизайнерской упаковке такой периферии. Стильно выглядящие и недешевые аксессуары (например, Lapka) позволяют измерять температуру, влажность, жесткость воды, уровень алкоголя в крови и даже радиоактивность. Пока что специализированные устройства справляются с подобными задачами лучше, но пройдет год-другой... На стороне смартфонов — их богатейшие коммуникационные способности (к примеру, получение советов в зависимости от сочетания температуры и влажности на улице или автоматическое составление карты уровня радиации), возможность сделать и передать фотографию и видеозапись (в частности, при повышенной температуре тела — снимок собственной гортани для показа врачу) и т. д.
 

Помощник эколога

Экологический проект, использующий краудсорсинговые данные, запущен в Австралии. Здесь решили исследовать звуковое загрязнение, иначе — техногенные шумы. Специалисты из государственного агентства CSIRO (Commonwealth Scientific and  Industrial Research Organisation) разработали приложение, сопоставляющее уровень шума, измеренный микрофоном, с GPS-координатами смартфона. Чтобы отсечь неинтересные ученым звуки, запись данных отключается, когда пользователь разговаривает по смартфону. Во всех остальных случаях уровень шума  и геоданные отправляются на сервер, где и формируется карта звуковых загрязнений. 

Распределенные вычисления

Чтобы решить сложную вычислительную задачу, нужен мощный суперкомпьютер, но подойдут и обычные ПК, если их достаточно много. Идея распределенных вычислений получила широкое распространение с повсеместным появлением быстрого интернета. Поскольку большую часть времени процессор компьютера загружен не на 100%, свободные мощности можно отдать на решение научных задач. Спектр их весьма широк — от поиска доказательства теоремы Ферма до расшифровки генома человека (ну, или декодирования спецслужбами сеансов шифросвязи вероятного противника).
Современные смартфоны не уступают по производительности настольным компьютерам десятилетней давности, поэтому нет ничего удивительного в появлении проектов, использующих распределенные вычисления, в том числе и на мобильных устройствах. Для того чтобы присоединиться к программе, достаточно установить на свой смартфон (либо ноутбук или домашний компьютер) специальное приложение и обеспечить доступ в интернет. Не забудьте определиться, исследованиям в какой области знаний вы хотите способствовать. Можно искать лекарство от малярии, оптимальный алгоритм решения судоку, а можно — внеземные цивилизации. Так, сообщество SETI@home занимается распределенной обработкой данных, полученных с радиотелескопов, именно с этой целью.
Проект SETI@home искал инопланетян в течение нескольких лет, в том числе с помощью добровольных помощников, установивших на свои смартфоны соответствующие приложения
Современный смартфон, являясь мощным универсальным микрокомпьютером, оснащенным многочисленными интерфейсами и датчиками, стал тем самым «вычислительным кирпичиком», из которых вполне возможно построить сеть получения и обработки данных любого масштаба или сконструировать сложный прибор с минимальными временными и финансовыми затратами. Мы уверены, что значение этого тренда будет только усиливаться.