O alívio pode estar no horizonte para qualquer pessoa que já saltou ao redor de uma sala como um jack-in-the-box para fazer com que as luzes do sensor de movimento se acendessem, graças a um novo sensor de movimento baseado em metamateriais que é sensível o suficiente para monitorar a respiração de uma pessoa.

Em dois novos estudos, pesquisadores da Duke University e Institut Langevin, França, mostraram que os padrões feitos por ondas de rádio podem detectar a presença e localização de uma pessoa em qualquer lugar dentro de uma sala.

As descobertas apareceram recentemente em Relatórios Científicos e 6 de agosto no Cartas de revisão física .

Esta nova tecnologia de detecção de movimento pode levar a novos dispositivos domésticos inteligentes para economia de energia, segurança, saúde e jogos.

"As empresas de energia não amam detectores de movimento infravermelho porque eles têm muitos problemas, "disse David R. Smith, o James B. Duke Professor de Engenharia Elétrica e de Computação na Duke. "A quantidade de espaço que eles podem cobrir é limitada, uma pessoa tem que estar dentro de sua linha de visão para ser detectada, e provavelmente todo mundo já teve a experiência de que as luzes se apagaram porque ficaram parados por muito tempo. As ondas de rádio podem contornar todas essas limitações. "

Em seu artigo inicial publicado no início deste ano, os pesquisadores aproveitaram os padrões criados por ondas de rádio que ricocheteavam em uma sala e interferiam em si mesmas. Esses padrões únicos mudam com a menor perturbação dos objetos da sala, permitindo que uma antena sensível detecte quando algo se move ou entra na sala. E ao comparar como esses padrões mudam ao longo do tempo, eles também podem ser usados ​​para detectar movimentos cíclicos como o giro de uma pá de ventilador - ou até mesmo a respiração de uma pessoa.

No último artigo, a equipe mostra que com um pouco de treinamento, o sistema também pode extrair informações necessárias para localizar objetos ou pessoas em um espaço. O sistema de demonstração foi ensinado o padrão de ondas de rádio espalhadas por um bloco triangular colocado em 23 posições diferentes em um chão. Essa calibração é suficiente não apenas para distinguir entre os 23 cenários aprendidos, mas também para distinguir as posições de três blocos idênticos colocados em qualquer um de 1, 771 configurações possíveis.

A tecnologia funciona aproveitando a maneira como as ondas de rádio se comportam em uma sala fechada. Sua capacidade de refletir continuamente em várias superfícies cria padrões de interferência complexos em toda a sala. No passado, essa complexidade tem sido um obstáculo para os sistemas que tentam localizar a origem de um sinal. Mas Smith e seus colegas mostraram agora que essa mesma complexidade pode ser aproveitada para detectar movimento e localizar objetos dentro de uma sala.

"A complexidade da forma como as ondas de rádio ricocheteiam em uma sala e interferem em si mesmas cria uma espécie de impressão digital, "explicou Philipp del Hougne, um pesquisador visitando o laboratório de Smith do Institut Langevin em Paris, França. "E cada vez que um objeto dentro de uma sala se move, mesmo um pouco, que a impressão digital muda. "

O desafio está em encontrar a maneira mais eficiente de pintar essa impressão digital em primeiro lugar. Requer muitas informações, del Hougne explicou, e existem várias maneiras tradicionais de fazer isso, mas todos eles têm desvantagens.

Um grande número de antenas pode ser instalado em muitos lugares ao redor de uma sala para fazer várias medições, mas isso seria caro e inconveniente. Outra tática seria medir muitas frequências diferentes, à medida que cada um salta em torno de uma sala de uma maneira única. Esta abordagem, Contudo, provavelmente criaria interferência com outros sinais de ondas de rádio, como Wi-Fi e Bluetooth operando em uma sala.

A solução dos pesquisadores é controlar dinamicamente a forma das ondas usando metamateriais - materiais artificiais que manipulam ondas como luz e som por meio de propriedades de sua estrutura. Uma antena de metamaterial de tela plana pode moldar ondas em configurações arbitrárias e criar muitas frentes de onda diferentes em rápida sucessão.

"Não importa quais são essas formas de onda particulares, "disse Smith." Contanto que sejam diversos, o detector vai captar padrões diferentes o suficiente para determinar se algo está lá e onde está. "

"Existem outras tecnologias que poderiam alcançar capacidades semelhantes de modelagem de frente de onda, mas são muito mais caros em custo e uso de energia, "disse Mohammadreza Imani, um pós-doutorado no laboratório de Smith que também trabalhou nos papéis. "Estudos mostraram que a capacidade de ajustar a temperatura de uma sala quando as pessoas saem e voltam pode reduzir o consumo de energia em cerca de 30 por cento. Mas se você está tentando economizar energia gastando mais energia mudando o padrão da antena, então você não está ajudando. "

E a economia de energia pode ser apenas a ponta do iceberg. A capacidade de contar o número de pessoas em uma sala, distinguir posições corporais e monitorar padrões de respiração também tem aplicações potenciais em segurança, saúde e jogos.

Os cientistas franceses do projeto criaram uma empresa iniciante chamada Greenerwave.

"Embora definitivamente continuemos com o ângulo da energia, também veremos onde a pesquisa nos leva, "Smith disse.