I dispositivi indossabili

Un percorso tra etica, società e didattica

In questo articolo scopriremo il mondo dei dispositivi indossabili, comprendendo come sia stato possibile arrivare a costruirli, cosa sono in grado e cosa ci permettono di fare, per arrivare ad osservare che il loro utilizzo ha dei risvolti etici, legali e sociali che non si possono trascurare. Concluderemo, poi, osservando come sia possibile sfruttare queste idee nella didattica.

Dispositivi indossabili – partiamo da lontano

Parte del computer ENIAC con il personale al lavoro.

Uno dei primi calcolatori elettronici digitali – operativo dalla seconda metà degli anni ’40 e fino a metà degli anni ’50 – fu ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), progettato presso l’Università di Pennsylvania. Viene considerato un prototipo dei moderni calcolatori. Il computer occupava uno spazio di circa 167 mq, pesava 30 tonnellate e basava il suo funzionamento sulle valvole termoioniche^[1][2][3].

All’epoca il computer aveva prestazioni degne di tutto rispetto, tanto che, ad esempio, era in grado di risolvere in 30 secondi calcoli che un umano – esperto nel calcolo e dotato di una calcolatrice manuale – avrebbe risolto in circa 20 ore di lavoro^[4].

Al giorno d’oggi prestazioni, ma soprattutto dimensioni, di questo tipo sono ormai un retaggio del passato. Il progredire della tecnologia ha permesso il passaggio da circuiti basati su valvole a vuoto a circuiti a transistor, a loro volta evoluti nei circuiti integrati. A titolo di esempio, il numero di transistor, che è possibile contenere in un singolo circuito integrato – di conseguenza circa la sua potenza di calcolo – raddoppia ogni due anni, come previsto dalla Legge di Moore^[5].

La storia dei dispositivi indossabili è lunga, e diversi prototipi sono stati realizzati, partendo da sistemi ottici e meccanici, per poi passare a dispositivi elettromeccanici e poi ancora elettronici. Dobbiamo, però, aspettare gli anni ’90 per avvicinarci – in termini di capacità costruttiva, funzioni e potenza di calcolo – ai dispositivi indossabili che siamo abituati a vedere al giorno d’oggi^[6][7].

Che cosa intendiamo oggi?

Uno smartwatch che esegue un’applicazione

Infatti, cosa intendiamo oggi quando parliamo di dispositivi indossabili? Stiamo parlando di dispositivi elettronici intelligenti che possono essere indossati e che rilevano, analizzano e trasmettono informazioni riguardanti, ad esempio, segnali corporei – come segni vitali – e dati ambientali^[8][9][10].

I dispositivi così intesi hanno un grande potenziale per essere sfruttati in diversi campi di applicazione che spaziano da quello medicale, alla sicurezza, passando per il tempo libero e l’intrattenimento. Tali dispositivi sono versatili e quindi adattabili a diversi sistemi ed applicazioni. Oltre a questo, gli utenti li possono indossare continuamente, a stretto contatto con i loro corpi, così che i dati individuali possano essere costantemente raccolti, e possano essere fornite immediatamente risposte e notifiche^[11][12].

A cosa servono i dispositivi indossabili?

Oggi esistono svariati tipi di dispositivi indossabili, tra cui i più diffusi sono orologi, smartband, anelli e gioielli, occhiali ed altri capi d’abbigliamento (maglie, giacche, scarpe, …)^[13][14]. Dispositivi di questo sono sempre più diffusi, alla portata di tutti e, ragionevolmente, il loro mercato si allargherà ancora nei prossimi anni^[15].

I dispositivi indossabili sono in grado di prestazioni sempre migliori: ci permettono di rimanere sempre aggiornati e connessi, di rilevare parametri fisici e biologici – come la pressione e la frequenza cardiaca, il livello di ossigenazione del sangue, il tipo e la qualità dell’attività fisica, la durata e la qualità del sonno, …- di fornirci, quindi, informazioni sul nostro stato di salute e benessere, di spronarci a mantenere buone abitudini, e addirittura di avvisare dei contatti di emergenza nel caso rilevassero situazioni pericolose per la nostra salute ^{[16][17][18][19][20][21].} Sotto questo punto di vista, quindi, tali strumenti, monitorando i nostri parametri vitali, ci permettono di migliorare la qualità della vita, di salvaguardare il più possibile la salute e di estendere le capacità degli altri dispositivi – come smartphone e computer – che utilizziamo quotidianamente.

I Risvolti etici e legali e sociali

Tuttavia, nonostante i notevoli aspetti a favore degli indossabili, non dobbiamo dimenticare che il loro utilizzo comporta dei risvolti etici, legali e sociali (ELS). In primo luogo, la maggior parte dei dispositivi indossabili funzionano come estensioni dei nostri smartphone, aggiungono quindi da un lato delle funzionalità, ma dall’altro la ricezione – sempre più invasiva – di notifiche ed avvisi ^[22]. Siamo davvero sicuri che l’essere sempre, costantemente, connessi e pronti a ricevere notifiche migliori la qualità della nostra vita?

In secondo luogo, tutti i dispositivi di questo tipo sono pensati per trovarsi a contatto con il nostro corpo. Tipicamente, poi, gli indossabili raccolgono una grande quantità di dati ed informazioni. Anche in questo caso tale raccolta è utile, in quanto senza tali dati perderemmo l’utilità dello strumento. Tuttavia, una volta che i dati sono stati raccolti, è possibile che si perda controllo su come e chi li utilizzerà. Queste informazioni potrebbero – ad esempio – essere su servizi online e cloud^[21], o comunque date in mano alle società che gestiscono i dispositivi. Privacy policy e politiche aziendali poco trasparenti – oppure poco chiare – potrebbero condurci al rischio di esporre nostri dati personali.

Neil Harbisson – Si nota chiaramente l’antenna impiantata. Autore della foto: Dan Wilton. L’immagine è rilasciata con licenza Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International

Ancora, il passo da un dispositivo che possiamo indossare ad uno che è parte di noi è relativamente breve. E non si pensi che dispositivi di questo tipo siano oggetti futuristici. Ad esempio, gli impianti cocleari sono stati inventati nel 1957, e permettono di migliorare le capacità uditive di persone sorde ^[23]. Oppure, esistono protesi che sono in grado di interpretare gli stimoli corporei ed agire di conseguenza ^[24][25]. Ancora, Neil Harbisson – nato con una patologia che non gli permette di riconoscere i colori – ha un’antenna impiantata nel suo cranio che gli permette di ottenere una percezione del colore, che altrimenti gli sarebbe impossibile. Egli è stato, addirittura, riconosciuto ufficialmente come un cyborg ^[26]. Un altro esempio può essere il progetto Neuralink, oggi ancora sperimentale, che mira a realizzare un’interfaccia neurale per poter cotrollare i propri dispositivi digitali. Un sistema di questo tipo potrebbe essere utilizzato ad esempio da disabili, o per raccogliere dati ai fini di ricerca ^[27]. Anche in questo caso, non si tratta di oggetti e sistemi intrinsecamente pericolosi – come si può vedere dai precedenti esempi – ma è necessario un loro utilizzo etico e socialmente corretto.

Dispositivi indossabili e didattica

Come possiamo, quindi, sfruttare i dispositivi indossabili nella didattica? Come abbiamo visto i risvolti ELS di questi sistemi sono vari. Possiamo innanzitutto chiedere ai nostri studenti che dibattano il tema, o che producano delle ricerche e degli elaborati – magari articoli di giornale – in cui vadano a sviscerare tali aspetti, oppure possiamo chiedere loro che immaginino i dispositivi indossabili del futuro.

Ancora, poi, è possibile andare a utilizzare schede e dispositivi programmabili per realizzare veri e propri prototipi di dispositivi indossabili. Potete chiedere ai vostri studenti di realizzare un vero e propri progetti, magari per cercare di risolvere un problema concreto, dalla fase di studio e concettuale, fino ad arrivare alla produzione. Se foste alla ricerca di qualche idea sul lavoro su progetti concreti, potreste partire da questo nostro articolo, sulla creatività ed il lavoro di progetto.

Se, invece, foste alla ricerca di qualche idea di ispirazione pratica perché non provare a partire da questa pagina di Sparkfun Education, con 5 applicazioni indossabili di micro:bit? Volete, invece, provare con Arduino? A questa pagina sul sito ufficiale diverse idee e tutorial.

In conclusione a questo articolo, un breve video riepilogativo, estratto dal corso Halocode: dalla programmazione visuale al Python. All’interno del corso, oltre a un’unità sui dispositivi indossabili, potrete trovare anche tante altre applicazioni didattiche della scheda in oggetto, nonché suggerimenti e consigli per l’applicazione della robotica educativa in classe.

Bibliografia

[1] Treccani enciclopedia online. (n.d.). ENIAC. Last retrieved on January 26 2021 from https://www.treccani.it/enciclopedia/eniac/

[2] Weik, M., H. (March 1955). A survey of domestic electronic digital computing systems. Ballistic research laboratory, report no 971. Digital version, last retrieved January 26 2021 from http://ed-thelen.org/comp-hist/BRL.html#inde

[3] McGraw-Hill Dictionary of Scientific & Technical Terms, 6E. (2003). ENIAC. Last retrieved on January 26 2021 from https://encyclopedia2.thefreedictionary.com/ENIAC

[4] The History of Computing Project. (March 14, 2013). ENIAC USA 1946. Last retrieved on January 26 2021 from http://www.thocp.net/hardware/eniac.htm

[5] Moore, G., E. (1965). Cramming more components onto integrated circuits. Electronics, Volume 38, Number 8. Last retrieved on January 26 2021 from https://newsroom.intel.com/wp-content/uploads/sites/11/2018/05/moores-law-electronics.pdf

[6] Rhode, B. (n.d.). A brief history of wearable computing. Last retrieved on January 26 2021 from www.media.mit.edu/wearables/lizzy/timeline.html

[7] Kalpesh A., P., Priyanka, S. (July 2013). Wearable Computer Applications A Future Perspective. International Journal of Engineering and Innovative Technology (IJEIT) Volume 3, Issue 1. Last retrieved on January 26 2021 from https://www.researchgate.net/profile/Kalpesh_Popat/publication/284588307_Wearable_computer_applications_a_future_perspective/links/5c0ded63a6fdcc494fe888bd/Wearable-computer-applications-a-future-perspective.pdf

[8] Düking, P., Achtzehn, S., Holmberg, H., C., Sperlich B. (May 2018). Integrated Framework of Load Monitoring by a Combination of Smartphone Applications, Wearables and Point-of-Care Testing Provides Feedback that Allows Individual Responsive Adjustments to Activities of Daily Living. Sensors (Basel). doi: 10.3390/s18051632

[9] Düking, P., Hotho, A., Holmberg, H., C., Fuss, F., K., Sperlich, B. (2016). Comparison of Non-Invasive Individual Monitoring of the Training and Health of Athletes with Commercially Available Wearable Technologies. Frontiers in physiology. 2016;7:71. doi: 10.3389/fphys.2016.00071

[10] O’Donoghue, J., Herbert, J. (1 October 2012). Data Management Within mHealth Environments: Patient Sensors, Mobile Devices, and Databases. J. Data and Information Quality. 4 (1): 5:1–5:20. doi:10.1145/2378016.2378021.

[11] Motti, G., V., Caine, K. (2014). Human Factors Considerations in the Design of Wearable Devices. In Proc. of the Human Factors and Ergonomics Society Annual Meeting (Vol. 58, No. 1, pp. 205-209). SAGE Publications. doi: https://doi.org/10.1177/1541931214581381

[12] Motti, G., V., Caine, K. (2015). An Overview of Wearable Applications for Healthcare: Requirements and Challenges. In Adjunct Proceedings of the 2015 ACM International Joint Conference on Pervasive and Ubiquitous Computing and Proceedings of the 2015 ACM International Symposium on Wearable Computers (UbiComp/ISWC’15 Adjunct). Association for Computing Machinery, New York, NY, USA, 635–641. DOI:https://doi.org/10.1145/2800835.2809436

[13] 42 Gears Team. (May 20, 2020). 6 Forms of Wearable Technology You Must Know Right Now. Last retrieved on January 26, 2021 from https://www.42gears.com/blog/6-wearable-technologies-you-must-know-right-now/

[14] Mikhalchuk, D. (June 7, 2017). Wearables Classification by TESLASUIT Team. Last retrieved on January 26, 2021 from https://teslasuit.io/blog/detailed-wearables-classification-by-teslasuit-team/

[15] SaaS Scout Research Group. (n.d.). Wearable Technology Statistics And Facts For 2020. Last retrieved on January 26, 2021 from https://saasscout.com/statistics/wearable-statistics/

[16] Silbert, S. (January 01, 2021). What Is a Smartwatch?.  Last retrieved on January 26, 2021 from https://www.lifewire.com/an-introduction-to-smart-watches-3441381

[17] Henriksen, A., et al. (May 22, 2018). Using Fitness Trackers and Smartwatches to Measure Physical Activity in Research: Analysis of Consumer Wrist-Worn Wearables. J Med Internet Res 2018;20(3):e110. doi: 10.2196/jmir.9157

[18] Wikipedia. (n.d.). Smartwatch. Last retrieved on January 26, 2021 from https://en.wikipedia.org/wiki/Smartwatch

[19] Dhruv, R. et al. (February 24, 2020). Accuracy of Apple Watch for Detection of Atrial Fibrillation. Circulation, 141(8), pp. 702–703. doi:https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.119.044126

[20] Rich, J., R. (September 29, 2020). Smartwatches Are Turning Into Emergency Alert and Tracking Devices. AARP. Last retrieved on January 26, 2021 from https://www.aarp.org/home-family/personal-technology/info-2020/smartwatch-features-caregivers.html

[21] de Arriba-Pérez, F., Caeiro-Rodríguez, M., Santos-Gago, J., M. (September 21, 2016). Collection and Processing of Data from Wrist Wearable Devices in Heterogeneous and Multiple-User Scenarios. Leonhard M. Reindl, Academic Editor. doi: 10.3390/s16091538

[22] Pielot, M., Karen, C., de Oliveira, R. (2014). An in-situ study of mobile phone notifications (Conference paper). 233-242. DOI: 10.1145/2628363.2628364

[23] Wikipedia. (n.d.). Cochlear implant. Last retrieved on January 26, 2021 from  https://en.wikipedia.org/wiki/Cochlear_implant

[24] Guanglin, L. (2011). Electromyography Pattern-Recognition-Based Control of Powered Multifunctional Upper-Limb Prostheses. DOI: 10.5772/22876

[25] Kapil D., K., et al. (2015). A Collaborative BCI Approach to Autonomous Control of a Prosthetic Limb System

[26] Donahue, M., Z. (n.d.). How a Color-Blind Artist Became the World’s First Cyborg. Interview on National Geographic. Last retrieved on January 26, 2021 from https://www.nationalgeographic.com/news/2017/04/worlds-first-cyborg-human-evolution-science/

[27] Neuralink. (n.d.). Breakthrough Technology for the Brain. Last retrieved on January 27, 2021 from   https://neuralink.com/