12. 7. 2010; Mladá Fronta Dnes
Přístroj který se ovládá mrkáním pomáhá postiženým
V laboratoři zkoumá, jak zlepšit život nemocným a handicapovaným. Lenka Lhotská z katedry kybernetiky ČVUT se zaměřuje na využití umělé inteligence v medicíně. Představte si člověka upoutaného na invalidní vozík, který ani nepohne rukou. Může však mrkat očima. A to stačí - ovládá tak svůj vozík i počítač. To není Mission Impossible, ale svět docentky Lenky Lhotské a jejích spolupracovníků a studentů z Gerstnerovy laboratoře na pražské katedře kybernetiky Fakulty elektronické ČVUT. A podobně by to jednou mohlo vypadat i v takzvaných inteligentních domech určeným lidem odkázaným na pomoc pečovatelů. * Jaké systémy pro handicapované lidi na vaší katedře vyvíjíte? Například pod vedením inženýrky Marcely Fejtové jsme v naší laboratoři vyrobili zařízení I4Control, které ovládá počítač pomocí oka, teď další kolegové pracují na zařízení, které ovládá počítač pouze náklonem ruky. * Jak I4Control vlastně funguje? Na obroučku brýlí je připnuta miniaturní kamera, která snímá pohyb očí. A ty pohybují kurzorem. Místo kliknutí myší použijete mrknutí, které bývá delší než to běžné - to znamená, že během práce smíte normálně mrkat. Zařízení jsme testovali v Jedličkově ústavu. Děti se s ním sžily velice rychle, základy ovládly tak průměrně za dvacet minut. Mimochodem, mně osobně to trvalo o dost déle. Pro mnohé z nich to bylo výrazné ulehčení práce, doposud musely ovládat počítač například tyčinkou v ústech přes klávesnici. Celý rozhovor najdete na straně D4 Ż Pokračování ze strany D1 * Může si takové zařízení už pořídit kdokoliv, nebo je stále ještě jen v laboratořích? Zařízení I4Control už se dá zakoupit, a dokonce i zapůjčit. Což je výhodné, protože si každý může vyzkoušet, jestli mu vyhovuje a jestli do něj chce investovat. Jediné, co potřebujete, je USB vstup do počítače. Pak se I4Control už nastaví na míru konkrétnímu uživateli a může začít pracovat. Probíhá také zaškolení toho, kdo o handicapovaného pečuje, aby znal základní ovládání zařízení. * Mluvila jste i o možnosti ovládat počítač náklonem zápěstí... Existují situace, ve kterých je výhodnější, nebo dokonce nutné ovládat stroj něčím jiným než očima. Třeba invalidní vozík - tam musíte během jízdy sledovat okolí, a ne jen monitor. V současné době vyvíjí PetrNovák na katedře zařízení, které umožňuje ovládat počítač - a přes něj i třeba ten vozík - náklonem ruky. Nemusíte držet žádný joystick nebo řídítko, stačí nepatrný pohyb zápěstím a vozík poslouchá. Na monitoru můžete mít plánek bytu, zvolit si, kam chcete dojet, a vozík zvolí optimální trasu. * Takové zařízení už testujete ve vašich laboratořích? Ano, dokonce jdeme ještě dál. V Centru asistivních technologií vzniká testovací inteligentní byt. V prostředí, které se bude hodně blížit realitě, si tak všichni mohou na vlastní kůži ověřit, jak jejich řešení funguje a na jaké překážky narážejí. * Jak si máme takový inteligentní byt představit? Jednoduchá inteligence je k vidění v řadě staveb už dnes. Čidla třeba rozsvítí světlo tam, kde zaznamenají pohyb. Složitější zařízení už může plynule regulovat takzvanou světelnou pohodu. Podle toho, jak se venku stmívá, světla v bytě nebo domě se rozsvěcují víc. A naopak, když slunce oslňuje, zařízení dá signál pro elektrické žaluzie a ty se zatáhnou. Podobně se dá regulovat vytápění a chlazení. Člověk to může dělat manuálně, ale stojí ho to podstatně větší úsilí. * Dá se podobně monitorovat i zdravotní stav? Chceme umožnit bezdrátové monitorování určitých činností lidského těla. Například srdeční aktivity, tělesné teploty, hodnot cukru v krvi a podobně. Tyto informace se mohou ukládat do domácího počítače a dotyčný je může přinést na datovém nosiči lékaři do ordinace při kontrole. Na základě toho pak lékař může mnohem lépe zjistit, jestli zvolil správný způsob léčby a jak se pacientovi daří. Takto by bylo možné kontrolovat i kvalitu spánku. Zatím si lidé musí dojít do spánkové laboratoře. Mnohem efektivnější by bylo přinést si monitorovací zařízení domů, spát ve vlastní posteli a zaznamenaná data pak poskytnout lékaři. * Kdy se budou moci lidé do inteligentních domů nastěhovat? Vybavení, jako je ovládání topení, světel nebo zabezpečení, si člověk může nechat instalovat do domu už dnes. Sledování zdravotní stránky obyvatel je zatím ve fázi výzkumu. Zde je totiž potřeba vyřešit i netechnické problémy, které s sebou takový projekt nese. Například ochranu dat - kdo všechno bude mít právo lidi takto sledovat a nakládat s informacemi o nich. Jsou tu ale i etické problémy, jestli musí dát sledovaný souhlas, že vůbec chce být takto sledován. Třeba některým postiženým nebo starým lidem, kteří už tolik nerozumí elektrotechnice, nemusí dojít, co všechno se o nich takto ví. Takové informace se dají lehko zneužít nakonec i příbuznými, bohužel. Vyladit tento projekt po právní stránce bude ještě trvat. Pokud mám informace, na tyto otázky zatím ani v rámci Evropské unie nikdo nedokázal uspokojivě odpovědět. * Vaším oborem je biokybernetika. Co budete řešit v nejbližší době a jak se to projeví v praxi? Biokybernetika je součástí oboru biomedicínské inženýrství. Sem patří například biomechanika, biomateriály, tkáňové inženýrství nebo výroba lékařských přístrojů i jejich praktické využívání. Biokybernetika nyní pracuje na počítačových programech, které by uměly rozpoznat na obrazech či na měřených signálech chorobné stavy. Na rentgenových snímcích identifikovat podezřelé oblasti, na videu nepřirozený pohyb. Vytváří trojrozměrné obrazy vnitřku lidského těla pro lékaře a pomáhá jim voperacích. Pracuje se na vývoji kardiostimulátorů nové generace. Další využití se rýsuje u pacientů s Parkinsonovou chorobou, a to při diagnostice i při léčbě průběhu nemoci. Člověk by si tak mohl díky elektrodám v mozku sám mírnit třes těla. ***
Tento týden si přečtete rozhovory na téma: Posunul jsem hranici... FAKTA Lenka Lhotská Vystudovala obor technická kybernetika na Fakultě elektrotechnické ČVUT. Pracuje v Gerstnerově laboratoři katedry kybernetiky FEL ČVUT. Zabývá se výzkumem metod umělé inteligence a kybernetiky a jejich využitím v praktických aplikacích, zejména v medicíně. Vede výzkumnou skupinu BioDat, složenou z mladých výzkumných pracovníků a doktorandů, kteří se úspěšně podílejí na řešení tuzemských i mezinárodních výzkumných projektů. Velký pomocník Zařízení, které právě v laboratoři vyvíjejí, umožní ovládat počítač - a přes něj například pohyb invalidního vozíku - jen nepatrným náklonem zápěstí. Foto popis| Výzkumnice Lenka Lhotská pracuje se svým týmem na bezdrátovém sledování zdravotního stavu pacientů. Foto autor| 2x Foto - Nikola Hronková, MF DNES O autorovi| Irena Sládečková, Autorka je spolupracovnicí redakce
7. 7. 2010; Automa
Žonglování
Lidé byli vždy fascinováni žonglováním. Tato dovednost, která je spíše prostředkem zábavy, je však založena na využití jednoduchých fyzikálních zákonitostí. Žonglování je tedy možné popsat matematicky a realizovat na stroji. K tomu jsou nutné znalosti technik zpětnovazebního řízení polohy, které se vyučují na katedře řídicí techniky Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze. Stroj, který zde byl vyvinut, dokáže obratně žonglovat se třemi koulemi. Protože základem řízení pohybu a polohy (anglicky motion control) jsou především fyzikální zákonitosti a matematické postupy, může být z hlediska efektivnosti výuky velmi užitečné demonstrovat teorie, které se ve škole přednášejí, na reálných experimentálních zařízeních. Tento postup studentům nejen umožňuje hlouběji porozumět teoretickým principům, ale přináší také mnoho zábavy. Myšlenka postavit žonglující stroj vznikla na katedře řídicí techniky Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze v roce 2004 v souvislosti z úvahou, jak umožnit studentům vyzkoušet si práci s reálnými servopohony v praxi. Po počátečních zkouškách prototypu stroje bylo rozhodnuto, že "žonglér" bude zpřístupněn on-line nejen studentům v rámci výuky, ale i výzkumným pracovníkům z průmyslu, aby mohli se strojem experimentovat. Předtím ale, než bude možné žonglér na dálku programovat a řídit, je třeba učinit taková bezpečnostní opatření, která umožní předcházet potenciálním kolizím mechanických pohyblivých částí, které by mohly nastat v důsledku zavedení nesprávného řídicího algoritmu stroje. Prvním krokem při zavádění takových bezpečnostních opatření je nalézt spolehlivý algoritmus pro detekci kolize. Inteligentní řízení polohy Paleta pohybů, které žonglovací stroj musí vykonávat, a tudíž i potřebných komponent a jejich sestav, je velmi široká. Patří mezi ně např. rychlá kamera, která detekuje pád koule na podlahu stroje, a pomocná pohybová osa, která vrátí spadlou kouli zpět do žonglovacího cyklu. Z obr. 1 a obr. 2 je patrné, že žonglovací stroj má dvě vertikální lineární pohybové osy, z nichž každá nese další osu s držákem rotujícím okolo svislé osy (ve vodorovné rovině - obr. 3). Tyto čtyři řízené pohybové osy umožňují stroji vyhazovat do prostoru a opět zachycovat tri kulečníkové koule. Koule jsou nadhazovány ze zásobníku na podlaze stroje a vyhazovány do prostoru při použití třetí (pomocné) vertikální lineární osy. Letící kouli zachytí držák na jedné z dalších dvou vertikálních os. Aby se předešlo chybám, neboli tomu, že koule nebude zachycena a spadne na podlahu, musí být žonglovací pohyby velmi přesné. Dosáhnout požadované velké přesnosti a současně velké rychlosti pohybů umožňují servopohony Acopos od firmy Bernecker + Rainer Industrie - Elektronik GmbH (BR). Uvedené pohony komunikují s řídicí jednotkou, tvořenou programovatelným automatem (PLC), po síti Powerlink, která byla již v roce 2004 schopna poskytnout výkon potřebný pro tuto úlohu. Ačkoliv vývoj žongléru byl experimentální a výukový projekt, nebo spíše právě proto, byla pro jeho realizaci školou nevyhnutelná externí pomoc. Pavel Burget, odborný asistent na katedře řídicí techniky, zdůrazňuje: "Jestliže bylo třeba integrovat motory do systému nebo používat knihovny pro řízení polohy, pracovníci technické podporyfirmy B+R automatizace byli vždy připraveni nám pomoci." Uvedení žongléru do provozu Pro zjištění hodnot jeho parametrů byl žonglovací stroj identifikován jako řízená soustava. Při použití modulu Trace, integrovaného v programovém prostředí pro vývoj servopohonů, byly zaznamenány časové řady hodnot točivého momentu a rychlosti os, z nichž byly při použití metody nej menších čtverců vypočítány celkový moment setrvačnosti a statický moment soustavy. Z žonglovacího teorému vyplývá doba potřebná k žonglování s určitým počtem koulí při určitém počtu držáků, které koule zachycují a opět vyhazují do prostoru. Na základě těchto údajů a při znalosti hodnot parametrů mechanického modelu žongléru lze vypočítat dobu letu a dobu, kterou jednotlivé koule leží v příslušném držáku. Tyto informace se využijí při výpočtu vačkových profilů, které se později při uvádění do provozu jemně doladí s použitím vysokorychlostní kamery (obr. 4). Vysokorychlostní kamera umístěná před žonglérem umožňuje snímat až 100 obrázků za sekundu. Kamera je přes snímací kartu (frame grabber) připojena k PC s operačním systémem Windows XP, kde běží program pro detekci polohy. Aktuální údaj o poloze koulí a jednotlivých pohybových os se přes rozhraní PVI (Process Visualization Interface) posílá do řídicího PLC. Protože tento přenos neprobíhá v reálném čase, lze informaci z kamery použít pouze k detekci případu, kdy některá z koulí spadne během žonglovacího cyklu na podlahu. Výhled do budoucna Protože softwarové rozpoznávání polohy koulí na základě obrazu z kamery lze realizovat pouze s určitou přesností, používá se k predikci budoucí polohy koulí Kalmanův filtr. Horizont predikce závisí na snímkovací rychlosti kamery, době výpočtu aktuální polohy koulí ze sejmutého obrazu a době potřebné k přenosu údaje mezi PC a řídicím PLC. Při současné konfiguraci žongléru je horizont predikce 80 ms, což je vzhledem k rychlosti pohybu jednotlivých os stroje poměrně dlouhá doba. Počítá se s dalším rozšířením systému, který bude polohu predikovat na základě údajů o rychlosti a poloze jednotlivých os posílaných jednotlivými servopohony v každém cyklu sběrnice Powerlink. [Real-Time Juggling. BR automotion, č. 03/2010, s. 54-56.] (B+R automatizace, spol. s r. o.) Foto - Obr. 1. Žonglovací stroj v různých fázích pracovního cyklu Foto - Obr. 2. Schéma žonglovacího stroje
3. 7. 2010; ČT1
Jaký má být tlak v srdeční pumpě?
Moderátor (Iveta Toušlová): Hned na dvě akademické ceny navrhli profesoři studenta ČVUT za jeho originální nápad. Jde o program, díky němuž je možné určit tlak krve protékající srdeční pumpou u pacientů před transplantací tohoto životně důležitého orgánu. Diplomová práce Filipa Ježka odborníky zaujala proto, že odkryla důležité detaily propojení člověka a techniky. Redaktor (Vladimír Kořen): Nemocné srdce můžou posílit přístroje. Tedy alespoň do doby, než se najde vhodný dárce pro transplantaci. Pumpa, která srdci pomáhá, není levnou záležitostí. Host (Jaroslav Havlík, IKEM Praha): Ta cena je okolo jednoho milionu korun jedné té komůrky. Redaktor (Vladimír Kořen): Cena není všechno. Ne každý organismus se totiž dokáže optimálně vyrovnat se˙stejnými parametry pumpy. Jde především o neměnný objem krve vytlačené při jednom z˙tahů. Host (David Macků, katedra kybernetiky, ČVUT Praha): Při implantaci pumpy, která má jeden tepový objem, může dojít u malých pacientů k˙vytvoření hypertenze. A u těch velkých pacientů, k˙vytvoření hypotenze, neboli nízkého tlaku, který je nedostatečný. Redaktor (Vladimír Kořen): No a to mohlo vést podle odborníků k˙nebezpečnému krvácení nebo naopak k˙nedostatečnému průtoku tkáněmi a vzniku infekce. Student ČVUT se rozhodl vytvořit počítačový program, který modeluje, co se vlastně v˙organismu odehrává. Host (Filip Ježek, student ČVUT): Ten můj model dokáže nasimulovat základní oběh nejjednodušší u člověka. A potom jednoduchou metodou na počítači si můžu toho člověka měnit, můžu si měnit jeho srdeční podporu. Host (David Macků, katedra kybernetiky, ČVUT Praha): V˙podstatě se dá říct, že každá mechanická srdeční podpora by měla být ušitá pacientovi na míru. Redaktor (Vladimír Kořen): Softvér studenta ČVUT je využitelný nejenom pro podobné pumpy, ale pro celá umělá srdce. Komerční vývoj a schvalování podobných přístrojů je velmi drahé. I v˙tom je program přínosný. Mechanické pumpy v˙Česku zachránily život několika desítkám lidí. V˙celém světě jde o desetitisíce.
1. 7. 2010; Ihned.cz
Pasivní dům projektu Úvaly Hostín tvoří základ pro další výstavbu
V Úvalech u Prahy byl otevřen vzorový dům projektu Úvaly - Hostín. Investor projektu, společnost Úvaly Development, s.r.o. z investiční skupiny Middle Europe Investments (MEI), klade důraz na výstavbu využívající moderní a ekologické technologie. Vzorový dům je zároveň testovacím pasivním domem, na jehož vývoji se podílí společnost AWIK ze skupiny MEI a katedra kybernetiky FEL ČVUT. Hlavním architektem a projektantem domu je ateliér Ing. arch. Petra Hlaváčka. Výstavba domů pro prodej se připravuje na rok 2011. Půjde o stovky domů a jejich výstavba bude trvat až deset let. Předností domu je variabilita jeho řešení. Při zachování základního obdélného půdorysu je možné každému klientovi navrhnout řešení na míru. Díky malé hloubce půdorysu mohou nejvíce ochlazované severní stěny zůstat zcela bez okenních otvorů. Místnosti se obracejí do obytného dvorku s terasou, která je stíněna elektronicky ovládanou markýzou. Dům je možné stavět jako izolovaný nebo zapojený do řadové zástavby (společná štítová zeď), čímž se ještě zvýší jeho úsporný charakter. Hrubá stavba domu je sestavena během velmi krátké doby z velkoplošných sendvičových dílců. Vnější nosné stěny jsou opatřeny vrstvou tepelné izolace, která může být buď omítnuta, nebo obložena libovolným materiálem. Vnitřní prostředí domu je zajišťováno větrací jednotkou s rekuperací, která získává teplo z použitého vzduchu a ohřívá jím čistý přiváděný vzduch. Díky kvalitně izolované obálce domu stačí na vytopení domu běžný provoz domácnosti (tepelné zisky z pobytu lidí, vaření, provozu domácích spotřebičů) doplněný pouze za velkých mrazů dohřívací jednotkou. Do domu se vstupuje z obytné terasy buď prostřednictvím zádveří nebo francouzskými okny přímo do obytných místností. Poměrně velký otevřený prostor přízemí je přirozeně členěn na zónu obývacího pokoje a kuchyňský prostor. Za kuchyní se nachází technická místnost - provozní srdce domu, zajišťující klimatickou pohodu interiéru. Jednoramenné schodiště stoupá do patra, kde se nacházejí tři ložnice spolu se sanitárním vybavením. Mírně zkosené stropy ložnic neovlivňují využitelnost prostoru, naopak zvolená poloha střechy dovoluje příznivé hmotové řešení exteriéru. K domu může být dále přičleněna garáž se zahradním skladem. -jik- Odkaz na plný text článku: http://Stavitel.iHNed.cz/c1-44612550-pasivni-dum-projektu-uvaly-hostin-tvori-zaklad-pro-dalsi-vystavbu