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¿Cuánto más inteligente puede ser un altavoz inteligente?

¿Cuánto más inteligente puede ser un altavoz inteligente?

Destacado por Infineon

¿Cuánto más inteligente puede ser un altavoz inteligente? Mucho más inteligente si dos de las principales tendencias del mercado funcionan como se esperaba.

La primera tendencia que impulsa la adopción de altavoces inteligentes es su papel en el fortalecimiento de los ecosistemas de empresas como Amazon, Apple y Google. Cada uno ha introducido altavoces inteligentes como una forma de extender el alcance de sus servicios a nuestras vidas y recopilar más datos sobre lo que queremos y hacemos. Todas las empresas están desarrollando rápidamente su hardware de altavoces inteligentes para ampliar su funcionalidad y hacerlo adecuado para su uso en más entornos. Estas empresas también actualizan continuamente su software y sus servicios de soporte para hacerlas más atractivas.

La segunda tendencia que está aumentando la inteligencia de los altavoces inteligentes es la incorporación de más funcionalidad. Los altavoces inteligentes se integran tan fácilmente en nuestros hogares, y a través de sus interfaces de usuario de voz, en nuestras ajetreadas vidas, que se han convertido en una excelente plataforma para funciones adicionales. Algunos incluso esperan que los altavoces inteligentes evolucionen hacia el papel de concentradores domésticos inteligentes, protegiendo y coordinando las acciones de múltiples dispositivos domésticos inteligentes en las redes domésticas, mientras actúan como una puerta de enlace entre esas redes y la Internet en general.

Detección de presencia, control basado en gestos y monitorización ambiental

¿Qué tipo de funcionalidad adicional podemos esperar de los altavoces inteligentes? Los altavoces inteligentes ya pueden detectar la presencia de personas en una habitación utilizando sus conjuntos de micrófonos, pero también es posible construir sistemas de detección de presencia más sofisticados que operen a distancias más largas utilizando tecnología de radar. El sensor de presencia se puede utilizar como parte de un sistema de seguridad del hogar o como una forma de monitorear a los enfermos y ancianos en sus hogares, creando perfiles de sus acciones diarias normales y enviando alertas si las personas se desvían de ellos.

Los desarrolladores también están explorando la implementación del control basado en gestos para trabajar junto con sus interfaces de voz en el campo cercano de los altavoces inteligentes. Piense en un altavoz inteligente en una encimera en una cocina ruidosa; sería útil poder levantar o bajar la mano sobre el altavoz para subir o bajar el volumen, saludar con desdén para omitir una canción en una lista de reproducción o mantener presionado subir su mano para cancelar una alarma. Incluso podría ser posible combinar controles de voz y gestos; si palmear a un perro en la espalda y hablarle suavemente puede calmarlo, ciertamente los diseñadores de interfaces pueden explorar interacciones combinadas similares para desarrollar nuevas metáforas de control para altavoces inteligentes.

La ubicuidad de los altavoces inteligentes en los hogares también los convierte en buenas plataformas para el monitoreo ambiental. La pandemia nos ha enseñado lo importante que es controlar la calidad del aire en nuestros hogares, oficinas y escuelas y, lo que es más importante, vigilar los niveles de CO2, que pueden afectar rápidamente a la concentración y la productividad. De hecho, la Comisión de Energía de California recomendó en julio de 2020 que las aulas escolares deberían estar equipadas con sensores de CO2 para monitorear y permitir el control de las concentraciones de CO2 en las aulas. Los investigadores de la Universidad de Colorado incluso han explorado el uso de los niveles de CO2 como un sustituto para medir la concentración de aerosoles que contienen partículas virales del SARS-CoV-2 exhaladas por personas infectadas con COVID-19.

Algunos dispositivos inteligentes ya ofrecen instalaciones de control de la salud. El Nest Hub de segunda generación de Google agrega una pantalla a un altavoz inteligente y, por lo tanto, se describe como una ‘pantalla inteligente’. Utiliza un radar para rastrear la respiración y el movimiento de un usuario durante el sueño, combinando los datos de radar resultantes con información de sus sensores de temperatura y luz ambiental y su variedad de micrófonos para analizar los patrones de sueño del usuario y la calidad del sueño.

Hay muchas tecnologías disponibles para ayudar a que los altavoces inteligentes sean aún más inteligentes.

Audio: la salida es importante, pero los micrófonos determinarán la funcionalidad.

Obviamente, el audio está en el corazón de todos los altavoces inteligentes.

Los consumidores esperan audio de alta calidad de los altavoces inteligentes, y muchos diseñadores ahora están utilizando enfoques multicanal para crear un sonido que llene la habitación desde gabinetes pequeños. Los amplificadores de conmutación tradicionales de clase D necesitan filtros relativamente grandes y costosos, y su ineficacia conduce a una generación excesiva de calor en compartimentos pequeños. Infineon adaptó la topología IC del amplificador de audio de clase D tradicional para utilizar un enfoque de amplificación de niveles múltiples que reduce el consumo de energía, reduce la interferencia electromagnética y limita el ruido fuera de banda mientras mantiene la salida de audio de alta calidad que disfrutan los consumidores. Ahora espere.

El rendimiento del micrófono también es vital para los altavoces inteligentes, ya que las interfaces de voz del usuario necesitan audio de alta calidad para lograr un reconocimiento sólido en entornos ruidosos.

Una forma de mejorar la precisión del reconocimiento de voz es utilizar varios micrófonos, favoreciendo la señal de micrófono más cercana y utilizando entradas de otros micrófonos para caracterizar y eliminar el ruido de fondo. Esto funciona mejor cuando los micrófonos están muy juntos, por lo que los algoritmos de cancelación de ruido no tienen que tener en cuenta la polarización que de otro modo introducirían.

Los micrófonos de sistemas microelectromecánicos (MEMS) tienen un volumen de solo unos pocos milímetros cúbicos, son físicamente robustos y se pueden montar en una PCB de la misma manera que un IC. Los micrófonos pueden manejar una amplia gama de niveles de entrada sin distorsión. Se recortan durante la fabricación para garantizar que coincidan perfectamente con sus especificaciones y que su rendimiento no varíe con el tiempo. Estos tres atributos facilitan mucho la creación de matrices de micrófonos coincidentes que proporcionen una entrada coherente a los algoritmos de reconocimiento de voz.

Micro y macro movimientos: ¿Alguien respira o pasa?

El IM69D130 de Infineon ejemplifica algunas de las otras ventajas de usar técnicas MEMS para construir micrófonos. La parte tiene una respuesta altamente lineal dentro de un rango dinámico de 105dB y su distorsión se mantiene por debajo del 1% a niveles de presión sonora de 128dB SPL. El micrófono también tiene una alta relación señal / ruido de 69dB (A), lo que le da la posibilidad de distinguir los sonidos bajos y los sonidos de larga distancia del ruido de fondo. Todas estas características ayudan a mejorar la utilidad de los altavoces inteligentes, por ejemplo, haciendo posible controlarlos desde otra habitación o cuando están reproduciendo música a todo volumen.

Los arreglos de micrófonos MEMS de Infineon se pueden usar para habilitar estrategias de formación de haces que ubican a un usuario dentro de una habitación comparando las señales de cada micrófono. Para una detección de presencia más sofisticada, los circuitos integrados de radar pueden detectar la presencia de alguien en una habitación, incluso si no está hablando.

La tecnología de radar XENSIV ™ de 60 GHz de Infineon se implementa como un chip de baja potencia que mide solo 5 x 5,6 mm. Puede detectar movimientos micro y macro en un rango de hasta 5 metros, lo que permite que un dispositivo detecte movimientos tan sutiles como la respiración de una persona y tan obvios como alguien que pasa. Las piezas se suministran con software de detección de presencia y ofrecen una buena alternativa a otras formas de detección de presencia humana como láseres, sensores ultrasónicos o PIR.

Smart Hubs y privacidad

La otra función principal de los altavoces inteligentes, especialmente a medida que evolucionan hacia centros inteligentes para la automatización del hogar, es proteger la privacidad del usuario, proteger la integridad de todos los datos que fluyen a través de la red doméstica y actuar como un guardián de las comunicaciones de Internet en general.

El controlador de seguridad IC OPTIGA ™ Trust M de Infineon proporciona seguridad física al manejar las funciones de seguridad en un dispositivo separado del procesador principal. Puede almacenar datos de usuario arbitrarios y claves criptográficas en un elemento integrado seguro. Puede autenticarse como una pieza única y genuina, lo que dificulta la clonación de dispositivos. Y es a prueba de manipulaciones, por lo que los secretos que contiene no se pueden extraer mediante un ataque físico.

Estas funciones pueden permitir comunicaciones cifradas y pueden programarse con las credenciales necesarias para establecer automáticamente conexiones seguras a los servidores en la nube en el momento del arranque. También tiene las funciones para verificar que las actualizaciones de firmware que está descargando provienen de una fuente confiable y no han sido manipuladas durante el envío.

¿Cuánto más inteligentes pueden llegar a ser los altavoces inteligentes? Los participantes del ecosistema continuarán evolucionando su hardware, software y servicios para aumentar la participación de los usuarios. Otros podrán aprovechar el tipo de funcionalidad adicional que se describe en este artículo para crear funciones innovadoras.

Al hacer esto, los altavoces inteligentes pueden evolucionar hacia el papel de concentradores domésticos inteligentes, coordinando y protegiendo las actividades de múltiples dispositivos en las redes domésticas inteligentes. Infineon tiene el hardware, firmware y software, así como la experiencia y el asesoramiento, para permitir a los desarrolladores hacer que sus altavoces inteligentes sean más inteligentes, garantizando que permanezcan seguros.

Dale Wedel es director de marketing de aplicaciones, altavoces inteligentes e IoT emergente en Infineon.

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