Slim data uitwisselen

Communicatieprotocollen

Communicatie en het uitwisselen van data tussen twee apparaten en/of objecten is mogelijk als ze allebei dezelfde protocollen volgen en begrijpen: 

• infrarood
• WiFi
• 3G/4G/5G
• GPS
• Bluetooth
  
• NFC
• ...

WiFi maakt het mogelijk om binnen een gebouw de internetverbinding van een router te delen. Met bluetooth kan je bestanden uitwisselen tussen twee toestellen. Bluetooth wordt veelvuldig ingezet voor het afspelen van muziek op draadloze luidsprekers…   Een slim gebruik van technieken als BLE, NFC, QR, RFID en beacons… maakt communicatie tussen fysieke objecten en digitale apparaten mogelijk. Zo kan je informatie uitwisselen tussen een boek en een website, betalingen uitvoeren of kan een kledingstuk in een winkel informatie verzenden naar je smartphone… Ze laten eveneens toe om objecten of een gebruiker te lokaliseren.

Markeringen

Met markeringen en patronen kan je zonder directe menselijke invoer, data tussen niet-elektronische objecten en elektronische toestellen mogelijk maken: 

• streepjescodes
• QR-codes (quick response)
• hiro-codes
• RFID-tags
• ...

In bovengenoemde lijst vormt de RFID-tag de uitzondering. Streepjescodes, QR- en HIRO-codes kunnen eenvoudigweg met een klassieke printer worden afgedrukt. 

Meer info over de types van markeringen:  https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/Barcode_Detection_API

QR-codes

De camera van je smartphone is eveneens een scanner waarmee je documenten kan fotograferen. Met een gepaste app kan je de documenten via OCR (optical character recognition) zelfs weer omzetten naar bewerkbare tekst. 

Bij heel wat smartphones herkent de camera al automatische QR-codes. De QR (quick  response) - code lijkt de opvolger van de streepjescode. Ze kan een prijs, maar ook tekstinformatie of een link bevatten. Banken gebruiken het bij hun mobiele apps om betalingen goed te keuren. Als een uitgever een QR-code toevoegt aan een boek, krijgt de lezer via de link in de QR-code toegang tot extra online informatie over het boek 

QR is een relatief eenvoudig te integreren techniek. Je hebt een stuk software nodig om de codes te genereren en de code kan je gewoon afdrukken op een printer. De eindgebruiker heeft een camera-app nodig op zijn smartphone en de nodige software om de code uit te lezen.    

NFC, RFID, beacons en BLE

Buitenshuis kan je makkelijk de locatie van iets of iemand bepalen aan de hand van een GPS-chip. Binnenshuis is dat een ander paar mouwen. Immers, zelfs al kan je aan de hand van de GPS-chip achterhalen dat iemand zich op een bepaalde plaats in een gebouw, bevindt, dan nog kan je moeilijk bepalen waar precies in dat gebouw of op welk verdiep. Immers, de binnenkant van de meeste gebouwen zijn privé of althans niet "publiek".

Soms zou het interessant kunnen zijn om te weten waar iemand zich bevindt. Denk bijvoorbeeld aan toepassingen voor marketingdoeleinden waarbij een product zelf een mogelijke "consument opmerkt". Of denk aan aan museum waarbij een cultureel artefact (een schilderij) begrijpt waar de bezoeker naar kijkt. 

Een aantal technieken kunnen hier interessant zijn:

• BLE: bluetooth low energy
• NFC: Near field communication
• Beacons
• ...

RFID (radio frequency identification) is een techniek om fysieke objecten of zelfs levende wezens “uniek” te identificeren. Een volledig RFID-systeem omvat een tag, een lezer (reader) en een antenne. De lezer (‘reader’) stuurt een signaal uit via de antenne. De ‘tag’ antwoordt daarop met de unieke informatie (bijvoorbeeld een productcode, een prijs…  Actieve RFID-tags beschikken over een eigen “energievoorziening” en kunnen zelf radiosignalen uitzenden tot ongeveer 100 m. Passieve RFID-tags krijgen hun energie van de elektromagnetische golven die de RFID-lezer uitzendt.  Omdat de radiogolven sterk genoeg moeten zijn, werken passieve tags enkel goed op beperkte afstand (direct contact tot ongeveer 25 meter).

NFC (near field communication) is een gespecialiseerd “familielid” van de RFID-technologie. Een NFC-toestel kan zowel een reader als een tag zijn. NFC-apparaten moeten zich (zoals de naam doet vermoeden: ‘near’) dicht bij elkaar, op een paar centimeter afstand, bevinden. Daarom gebruiken winkels het graag voor contactloos betalen. Je moet je bankkaart enkel nog tegen de betaalautomaat houden. Veilige uitwisseling van informatie is het hoofddoel van NFC. 

NFC vindt ondertussen zijn weg naar de nieuwe generatie smartphones. Als je twee NFC-smartphones in elkaars buurt houdt, kunnen ze foto’s uitwisselen (door bijvoorbeeld te ‘swipen’). Maar het is ook mogelijk om bijvoorbeeld affiches of posters uit te rusten met een NFC-tag om informatie uit te wisselen met de smartphones van de consumenten. Audioapparatuur uitgerust met NFC kan muziek afspelen door er simpelweg je smartphone op te leggen. Samengevat: NFC (Near Field Communication) is een draadloze manier om kleine hoeveelheden informatie uit te wisselen binnen een straal van 10 centimeter. De chip in je smartphone communiceert met een ander NFC-apparaat, zoals betaalsystemen, luidsprekers of andere smartphones, Beacons of iBeacons zijn kleine bluetoothzenders (bluetooth maakt gebruik van radiogolven). Een beacon ziet eruit als een klein doosje en bevat een Bluetooth Low Energy (BLE)-chip en een batterij. Elke beacon zendt onophoudelijk een uniek nummer uit. Een smartphone met BLE-ondersteuning kan dit signaal opvangen. Als je weet waar welke beacon staat, kan je binnen een gebouw of winkel te weten komen waar iemand zich bevindt. Beacons zijn dus een ideale manier van indoor positiebepaling, want daar is GPS minder bruikbaar. 

Apple omarmt BLE als alternatief voor NFC. Terwijl NFC slechts op enkele centimeters werkt, reikt BLE tot zelfs 70 meter. Belangrijk voordeel is dat er geen ingewikkelde installatie bij komt kijken. Je kan ze plaatsen waar je wil. Een iOS- of Android-toestel weet wie jij bent. In combinatie met beacons weet de smartphone-app waar je je bevindt. Als we even niet stilstaan met de gevolgen voor de privacy, dan schept deze technologie heel wat nieuwe mogelijkheden: Indoor plaatsbepaling en navigatie,  sales promotion (in-store promotie), loyalty (klantenkaarten), toegangscontrole (alternatief voor toegangspassen), transacties (contactloos betalen)…

Wearables en softwear

Wearables passen vooral in de gezondheidshype. Een wearable is een gadget dat op het lichaam wordt gedragen en informatie over je lichaam verzamelt. De meeste van die toestellen verzamzlen persoonlijke data over de gebruiker. Ze geven advies over en voor je gezondheid. Activity trackers zijn slimme toestellen die bijhouden hoeveel je beweegt en hoeveel calorieën je verbrandt. Sportwatches hebben nog extra functies: zoals het meten van je hartslag of je slaapritme,..

Maar de fabrikanten zijn vooral geïnteresseerd in de data die ze over de gebruikers kunnen varzamelen. Ze vormen een onderdeel van de big data die grote bedrijven als Google en Apple verzamelen en verkopen aan verzekeringsmaatschappijen en andere afnemers.

Met de LilyPad Arduino beschik je over een flexibele microcontroller om je kleding of textiel om te vormen tot slimme kleren (e-textile). Zelf spreken de ontwikkelaars in dit geval van softwear.

Data-herkenning met AI

De ontwikkeling van beeldherkennings-algoritmes in AI heeft een hoge vlucht genomen. Naast biometrische herkenning (herkenning van vingerafdruk en het "herkennen" van een iris (in je oog), zorgen algoritmes voor face en 'image' recognition voor een revolutie in data-uitwisseling. Ze maken het mogelijk om data "on the spot" of "on the fly" te herkennen. 

Een zelfrijdende auto herkent bijvoorbeeld meteen verkeersborden en verkeerslichten of andere weggebruikers. Image recognition-algoritmes herkennen meteen tekst in een afbeelding (bijvoorbeeld een nummerplaat van een auto), maar ook de verschillende objecten en onderdelen van een camerabeeld. Face recognitionkan gaan van het eenvoudigweg 'opmerken' van gezichten (mensen) tot het "herkennen" van mensen (met naam en toenaam). 

Als je een stuk software een hond wil leren herkennen, dan moet je de software eerst voeden met honderden of duizenden afbeeldingen van honden. De massa gegevens die we via big data-technieken hebben verzameld, schiet hier te hulp. ImageNet is een gigantische databank van miljoenen afbeeldingen. Het project is van groot belang geweest voor de vooruitgang van het computervisie- en ‘deep learning’-onderzoek. De gegevens zijn gratis beschikbaar voor onderzoekers voor niet-commercieel gebruik. Via een selectie van gegevens uit zo’n databank leert ‘image recognition’-software stapsgewijs dat zowel een pekinees als een pitbull honden zijn. Bovendien moet de software leren dat zowel Disney’s Pluto, als Lassie een hond is.

Alleen als een robot snel en accuraat objecten kan herkennen, kan hij (zij?) net zoals echte mensen ‘rondlopen’. Zelfrijdende auto’s bijvoorbeeld gebruiken AI-gebaseerde computer ‘vision’ en ‘image recognition’ om voetgangers, verkeersborden, voertuigen… te herkennen. Ze moeten niet alleen één bepaald object kunnen herkennen, maar alle onderdelen in het beeldveld en liefst ook bliksemsnel. Een zelfrijdende auto die met een behoorlijke snelheid rijdt, moet een licht dat op rood springt, een kind dat achter een bal aanloopt herkennen in de juiste context. Een kind dat bijvoorbeeld op de stoep speelt, is niet meteen een probleem, alleen als het plotseling de straat oploopt. De AI-software moet dus niet allen de onderdelen (‘ object segmentation’), maar ook de totale context van het beeld voortdurend, als een stroom van inkomende data, herkennen en inschatten hoe daar gepast op te reageren. Maar of het begrijpen van de context, de ‘umwelt’, ook zal leiden tot een vorm van ‘kunstmatig bewustzijn’ is een ander verhaal.