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Internet tattile, come avvicinare l’essere umano ai sistemi ciberfisici

Con questo termine, coniato nel 2012 da Gerhard Fettweis e standardizzato dall’ITU nel 2014, si intende una rete Internet dalla bassa latenza, appena un millisecondo, e alto livello di sicurezza

L’Internet tattile è stato definito dall’International Telecommunication Union (ITU) nell’agosto 2014 come “una rete Internet caratterizzata da bassa latenza, transito estremamente breve, elevata disponibilità, alta affidabilità e alto livello di sicurezza”. Questa tecnologia si basa sulla prossimità del cloud computing (Mobile Edge-Cloud) e sulla realtà virtuale o aumentata per i controlli sensoriali e tattili. Si ritiene che aggiunga una nuova dimensione all’interazione uomo-macchina offrendo una bassa latenza sufficiente per costruire sistemi interattivi in tempo reale.

L’Internet tattile è stato progettato per funzionare in un ambiente virtuale tattile a una distanza di quasi 150 km in meno di un millisecondo. Un tempo di risposta così rapido delle transazioni ha l’ulteriore vantaggio di aumentarne la sicurezza. L’autenticazione è fornita dalla trasmissione fisica associata e dall’uso di sistemi tattili biometrici chiamati “funzioni fisiche non clonabili”.

Internet tattile, un po’ di storia

Il termine Internet tattile è stato coniato da Gerhard Fettweis, professore di comunicazione mobile presso la TU di Dresda, nel 2012, prevedendo così le possibilità di futuri progressi della sua creazione: “in questo modo, ad esempio, potresti catturare un oggetto che cade da remoto o controllare un’auto connessa in corrispondenza di un incrocio. Se fornisci un feedback tattile, puoi anche provare una reazione tale da sembrare istantanea. Internet tattile verrà utilizzato in settori quali automazione, istruzione, intrattenimento, giochi, agricoltura, assistenza sanitaria e trasporti industriali. Consentirà inoltre agli umani di controllare i robot da remoto in tempo reale “.

L’ambito di applicazione

Come possiamo vedere dal commento del suo creatore, i due obiettivi principali di Tactile Internet sono: fornire “feedback tattile”, o tocco, in tempo reale; e creare sistemi di controllo in rete che potrebbero funzionare in modo intrecciato e immediato per consentire l’automazione o il controllo remoto di processi altamente dinamici.

In termini più generali, Internet tattile mira a consentire l’interazione con umani distanti e sistemi cyber-fisici come se fossero vicini. Poiché può mantenere il tempo di reazione dell’ordine del millisecondo, Internet tattile può essere utile per aree come l’automazione industriale, i sistemi di trasporto, la salute, l’istruzione e i giochi seri.

Grazie alle sue caratteristiche, le potenziali applicazioni di Internet tattile includono:

  • – simulazione di movimenti (simulatori di guida motorizzata);
  • – diagnostica medica a distanza;
  • – telesurgery;
  • – aiuto alle persone con handicap fisico (gestione automatica ed esoscheletri controllati);
  • – movimenti precisi dei robot di controllo remoto per migliorare il traffico automobilistico in condizioni difficili;
  • – impianti cerebrali;
  • – applicazioni di realtà virtuale, ecc.
  • – architettura e componenti

L’architettura end-to-end per Internet tattile può essere suddivisa in tre domini distinti:

  • – dominio principale
  • – dominio di rete
  • – dominio controllato.

Dominio principale: di solito è costituito da un umano (operatore) e un’interfaccia di sistema umana (HSI). L’HSI deve essere in realtà un dispositivo tattico (robot principale), che converte l’input umano in input tattile attraverso varie tecniche di codifica tattile. Il dispositivo tattile consentirà a un operatore di toccare, sentire e manipolare oggetti in ambienti reali e virtuali e controlla principalmente le operazioni.

Dominio controllato: è costituito da un teleoperatore (robot controllato) ed è controllato direttamente dal dominio principale attraverso vari segnali di comando. Il teleoperatore interagisce con gli oggetti nell’ambiente remoto. L’energia viene scambiata tra i domini master e controllati attraverso segnali di comando e feedback, chiudendo così un circuito di controllo globale.

Dominio di rete: fornisce il mezzo per la comunicazione bilaterale tra il dominio principale e quello controllato, accoppiando cinesteticamente l’uomo all’ambiente remoto. Idealmente, l’operatore deve essere completamente immerso nell’ambiente remoto.

L’integrazione con i sistemi di comunicazione mobile 5G

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Per l’Internet tattile che servirà aspetti critici, come l’assistenza sanitaria, la sicurezza diventa la massima priorità. Con applicazioni come la telemedicina, l’interruzione non dovrebbe aumentare di un secondo all’anno. Inoltre, dovrebbe avere una capacità sufficiente per consentire a un gran numero di dispositivi di comunicare tra loro simultaneamente e autonomamente.

Il sistema dovrebbe essere in grado di funzionare con la tradizionale Internet cablata, l’Internet mobile e l’IoT. Gli attuali sistemi di comunicazione 4G non possono soddisfare questi requisiti tecnici, quindi sono i sistemi di comunicazione mobile 5G che dovranno sostenere Internet tattile.

Il 5G è ancora in fase di progettazione, anche se esiste l’intesa comune che non dovrebbe solo supportare un’evoluzione dei servizi di comunicazione mobile tradizionali, come la comunicazione multimediale mobile personale o i servizi personali a banda larga mobile, ma anche affrontare nuovi casi d’uso, tra cui, per esempio, comunicazione di tipo macchina (reti energetiche intelligenti, comunicazione veicolare e sistemi di trasporto intelligenti, rete di sensori) o nuovi modi di distribuzione dei media.

Un approccio logico all’architettura di rete 5G si basa su un’infrastruttura fisica programmabile comune e su un cloud di rete abilitato per NFV che fornisce le funzionalità di stack di protocollo richieste. Il controller SDN offre la funzionalità di programmazione della rete principale e della rete di accesso radio.

La tecnologia Cloud è integrata nella rete

In Internet tattile, la tecnologia cloud è nativamente integrata nella rete. Con il cloud computing e l’archiviazione, le risorse non sono solo condivise da più utenti, ma anche riallocate dinamicamente per richiesta, massimizzando le capacità di elaborazione e minimizzando il consumo di energia, lo spazio su rack, le licenze software, tra gli altri.

La distanza dal cloud al bordo wireless può essere al massimo nell’ordine di pochi chilometri in modo che la sfida da 1 ms possa essere soddisfatta. Ciò richiede che il server delle applicazioni cloud sia ospitato ai margini della rete principale dell’operatore.

In questo modo, le applicazioni vengono archiviate ed eseguite in un ambiente molto affidabile e sicuro. Tuttavia, la scalabilità e il ritardo, se il server è posizionato in profondità nella CN, diventano un problema, così come il ritardo se il server è inserito in profondità nella CN. Per ridurre al minimo questo problema, si propone di utilizzare i Cloudlet in cui le funzionalità di cloud storage e di elaborazione equamente distribuite sono collocate ai margini della rete.

La separazione delle funzionalità è garantita tramite diversi approcci di virtualizzazione. La comunità cloud, tuttavia, ha spinto ulteriormente il concetto di edge-cloud attraverso i paradigmi Fog Computing e Nebula, un’infrastruttura cloud dispersa che utilizza risorse edge (volontarie) sia per il calcolo che per l’archiviazione dei dati.

Internet tattile diventerà la tecnologia che trasporterà finalmente il tocco in tempo reale attraverso Internet. Forse, questa sarà la tecnologia che promuoverà l’interazione piuttosto che l’automazione, dando un lato più umano alla tecnologia e alla comunicazione.

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