AquaApp: avanço nas comunicações para mergulhadores?

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Protótipo AquaApp (Universidade de Washington)

“AquaApp leva a comunicação subaquática às massas.” Essa é a afirmação ousada do mergulhador Prof Shyam Gollakota. “O estado das redes subaquáticas hoje é semelhante ao da ARPANET, a precursora da Internet, na década de 1970, onde apenas alguns poucos tinham acesso à Internet. 

“A AquaApp tem o potencial de mudar esse status quo, democratizando a tecnologia subaquática e tornando-a tão fácil quanto baixar software em seu smartphone.”

A menos que você use um rosto inteiro máscara com o sistema de comunicação, para a maioria dos mergulhadores, os sinais manuais são a única maneira prática de comunicar informações de segurança e direcionais debaixo d'água, conforme refletido no recente Divernet integrado Mergulhe como um profissional: aprenda a se comunicar debaixo d’água.

Agora, os investigadores da Universidade de Washington esperam mudar isso, tendo desenvolvido o que descrevem como “a primeira aplicação móvel para comunicação e rede acústica debaixo de água que pode ser usada com os dispositivos existentes dos mergulhadores, como smartphones e smartwatches”.

“O projeto é em parte motivado por experiências de mergulho com os meus amigos, bem como de snorkeling, onde a comunicação é um desafio, pois exige levantar a cabeça ao mesmo tempo que a outra pessoa, o que é difícil de coordenar”, Prof Gollakota contado Divernet.

Os sinais manuais podem ser mal interpretados e causar confusão, especialmente à distância e com baixa visibilidade, diz a equipe, e embora as mensagens de texto bidirecionais possam fornecer uma solução, elas requerem hardware personalizado caro e de difícil acesso. 

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Teste de pool (Universidade de Washington)

“Os smartphones dependem de sinais de rádio como wi-fi e Bluetooth para comunicação sem fio. Eles não se propagam bem debaixo d'água, mas os sinais acústicos sim”, diz Tuochao Chen, co-autor principal com Justin Chan do estudo AquaApp. Os dois alunos de doutorado da Escola Paul G Allen da universidade trabalharam no projeto com o Prof Gollakota, diretor do Laboratório de Inteligência Móvel da escola. 

“Com o AquaApp, demonstramos mensagens subaquáticas usando o alto-falante e o microfone amplamente disponíveis em smartphones e relógios”, diz Chen. “Além de baixar um aplicativo para o telefone, a única coisa que as pessoas precisarão é de uma capa de telefone à prova d’água adequada à profundidade do mergulho.”

Como Funciona

Usando a interface AquaApp, os mergulhadores podem selecionar em uma lista de 240 mensagens predefinidas que correspondem aos sinais manuais empregados por mergulhadores profissionais, com as 20 mais comuns (aquelas que provavelmente serão usadas por mergulhadores recreativos) exibidas em destaque para fácil acesso. As mensagens também podem ser filtradas em oito categorias, como indicadores direcionais, fatores ambientais ou status do equipamento. 

“O cenário subaquático apresenta novos problemas em comparação com as aplicações aéreas”, diz Chan. “Por exemplo, as flutuações na intensidade do sinal são agravadas devido aos reflexos da superfície, do solo e da costa. O movimento causado por humanos, ondas e objetos próximos pode interferir na transmissão de dados. Além disso, microfones e alto-falantes têm características diferentes entre modelos de smartphones. 

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Shyam Gollakota
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Tuochao Chen
Justin Chan
Justin Chan

“Tivemos que nos adaptar em tempo real a esses e outros fatores para garantir que o AquaApp funcionasse em condições reais”, diz ele. Esses “outros fatores” incluem a tendência dos dispositivos de mudar rapidamente de posição e proximidade na corrente, e o ruído de embarcações e animais marinhos próximos.

AquaApp utiliza um algoritmo para otimizar a taxa de bits e as frequências acústicas de cada transmissão em tempo real, com base em parâmetros como distância, ruído e variações de resposta em frequência. 

Quando o mergulhador A deseja enviar uma mensagem ao dispositivo do mergulhador B, o aplicativo de A primeiro transmite uma nota rápida chamada “preâmbulo”. AquaApp no ​​dispositivo do mergulhador B executa o algoritmo para determinar as melhores condições para receber o preâmbulo e instrui o dispositivo de A a enviar a mensagem usando essas condições.

Rede subaquática

Tendo desenvolvido um protocolo de rede para compartilhar o acesso à rede subaquática, a equipe afirma que o AquaApp pode acomodar até 60 usuários únicos em sua rede local ao mesmo tempo. 

Os pesquisadores avaliaram então o desempenho do AquaApp, em distâncias de até 113m e profundidades de até 12m. “Doze metros foi a profundidade máxima que pudemos testar, pois precisamos medir a distância com precisão”, diz o Prof Gollakota. “As capas impermeáveis ​​para smartphones comerciais podem suportar profundidades maiores de até 40 m.”

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Seis locais de teste foram usados ​​até o momento (Universidade de Washington)

Os seis locais de teste representaram diferentes condições de água e níveis de atividade e incluíram-se debaixo de uma ponte em águas calmas, num parque popular à beira-mar com fortes correntes, ao lado do cais de pesca de um lago movimentado e numa baía com ondas fortes. 

“Com base em nossos experimentos, até 30 m é o alcance ideal para enviar e receber mensagens debaixo d'água e 100 m para transmitir beacons SOS”, diz Chen. “Essas capacidades devem ser suficientes para a maioria dos cenários recreativos e profissionais.” 

A equipe também executou o sistema continuamente em dois smartphones Samsung Galaxy S9 no volume máximo e com telas ativadas para medir o impacto do AquaApp na duração da bateria. A energia foi reduzida em não mais que 32% ao longo de quatro horas, relatam.

“Disponibilizamos o código e o aplicativo no GitHub para que as pessoas possam testá-los”, disse o Prof Gollakota Divernet. “Estamos em processo de busca de parceiros da indústria para disponibilizar isso comercialmente. A boa notícia é que, como se trata apenas de software e não de hardware, os obstáculos e o cronograma devem ser menores em comparação com os equipamentos de mergulho tradicionais.”

Dados e código Android de código aberto também estão disponíveis no Site Aqua App, e há também um vídeo de demonstração. Agora a questão é até que ponto os mergulhadores irão abraçar este desenvolvimento.

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