Искусственный интеллект Элвис, обитающий в релафоне Алехандро, способен предсказать и обнаружить появление Белого Кролика. Белый Кролик – это вовсе не ушастый зверёк с красными глазами. Белый Кролик – это квантово-релятивистская бифуркация. Призрачная тень возможности здесь и сейчас выбрать другое будущее, другую судьбу.

Вот такими словами Элвис и описал Алехандро всю эту странную вещь. И Алехандро поверил. Ему даже стало интересно. Только хватит ли у него смелости вместе с Элвисом отыскать Белого Кролика? Сыграть в опасную игру с самой вселенной?

Излишне говорить, что Белый Кролик появляется лишь в крайне необычных условиях. И искусственный интеллект Элвис, конечно, не может охотиться за ним в одиночку. Ему нужен хороший товарищ. Должен же кто-то, имеющий руки и ноги, хотя бы вовремя заряжать садящуюся батарею релафона.

В предыдущих публикациях (Часть 1 и Часть 2) рассказывалось, как изготовить самодельный счётчик объектов, пересекающих единственный инфракрасный луч (барьер). В счётчике использовался механизм внешних прерываний микроконтроллера. Соответственно, скетч для Arduino выглядит крайне простым.

Теперь мне хочется чуть‑чуть пошалить и предложить вашему вниманию альтернативный вариант: странный инфракрасный счётчик с одним лучом. В нём не используются внешние прерывания. И скетч выглядит посложнее.

Зато он может определить, сколько времени объект провёл в инфракрасном луче.

В предыдущей статье (Часть 1) я описал "секреты" изготовления любительской сенсорной системы (типа "инфракрасный барьер") из трёх резисторов, двух диодов и одного транзистора. Пришла пора построить на её основе какую-нибудь практически полезную вещь. Ну, хоть для забавы. (Профессионалы дальше читать не должны.) Пусть это будет счётчик чего-нибудь. Студентов, выходящих из учебного корпуса, или железнодорожных вагонов, скатывающихся с сортировочной горки.

Когда сенсорная система готова, интерес смещается к проблеме обработки поступающей от неё информации. Электронщик, отдохни, сходи попить кофе. Айтишник, просыпайся: твой выход.

Нынешние инфракрасный пульт и сопряжённый с ним приёмник, например, для дистанционного управления телевизором, энергетически очень экономичны и могут месяцами работать от батарейки. Однако, имейте в виду: это весьма непростые штучки. Мало того, что в пульте исходное излучение  искусственно модулируют ультразвуковой частотой (чтобы отличить его от излучения других источников). Поверх его одевают ещё и в цифровой сигнал телеграфного типа (коды команд).

Вряд ли начинающий радиолюбитель захочет спаять аппаратуру для такого винегрета из радиодеталей общего назначения (“рассыпухи”), на коленке. Проще купить в магазине готовую специализированную микросхему приёмника и подать  на неё питание. Прекрасная идея для юного радиолюбителя. Мда…

А что, можно как-то по другому? Можно. Давайте почувствуем себя ненадолго радиолюбителями далёкого прошлого. Ну-ну, не пугайтесь. Это всего лишь игра.

Далее:

- Имени Коминтерна
- Инфракрасный “передатчик” и инфракрасный “детекторный приёмник”
- Простейшая инфракрасная сенсорная система
- Что дальше?

Здесь описывается очень простой (возможно, самый простой в мире) самодельный однолучевой горизонтальный инфракрасный счётчик (людей) на Arduino. Его сенсорная система содержит лишь  инфракрасный светодиод, фотодиод, биполярный транзистор и три резистора.  Руководствуясь описанием, счётчик сделать совсем легко.

Но будьте бдительны: в описание я заложил мелкие гадости. А куда и какие - не хочу заранее сообщать. Долой скуку! Да здравствуют приключения!

Как и в обычном квесте, реальной опасности здесь никакой нет. Даже если вы не заметите заложенные “мины”, и всё сделаете в точности так, как тут коварно предложено, струйка дыма из самоделки не пойдёт. Ни один её элемент вообще никак не пострадает. Обещаю. При любом раскладе в итоге удастся без потерь наставить это изделие на путь истинный. (На пути истинном оно прекрасно работает. Проверено.)

От всего этого вы получите большое удовольствие и нужные на практике навыки.

Итак, начинаем!

Однажды, в курсе «Математические модели физической реальности» я предложил студентам «поиграть в Галилея». То есть, повторить его натурные эксперименты с падающими телами и определить из экспериментов величину ускорения свободного падения.

Согласно общепринятой легенде, «экспериментальной установкой» для одного знаменитого опыта Галилею служила всемирно известная Пизанская башня: высотой приблизительно 50 метров.

Если вы сейчас не в Италии, то можете «поиграть в Галилео Галилея» (онлайн) с помощью компьютерной модели, которая воспроизводит падение экспериментального тела за счёт численного интегрирования дифференциальных уравнений движения. Модель учитывает действие сопротивления воздуха.

Как известно, горизонтальный инфракрасный счётчик считает, в сущности, не людей, а вызванные их прохождением прерывания горизонтального инфракрасного луча.
Рекомендуемая абсолютно всеми производителями высота установки счётчика (точнее было бы говорить о высоте установки его сенсорной системы) составляет 120-150 см. При такой высоте инфракрасный луч приходится на голову и плечи взрослого человека. В этом случае одно прерывание луча должно означать, что прошёл один человек.

Давайте рассмотрим работу горизонтального инфракрасного счётчика в крайне неблагоприятных условиях. Установим его на уровне ног.

Два моих хороших товарища потратили несколько лет на разработку адаптивной автоматической системы управления. Управления эвакуацией людей из здания. При пожаре. Слово «адаптивная» здесь означает, что система должна уметь сама приспосабливаться к меняющейся ситуации.

Что же тут необычного? Мало ли тех, кто создаёт автоматические системы профессионально. За хорошую зарплату. Согласно словарю, профессионал — это тот, кто за работу получает деньги. Но тут — особый случай. Мои товарищи системой занимаются в свободное время, не получая ни рубля.

Почему они это делают? Из сочувствия к гибнущим на пожарах людям? Конечно. Но... бесплатно работать в течение нескольких лет... Всё ясно: любители. Не подумайте, что это означает некомпетентность. Мои товарищи компетентны. Ещё как! Нет, это означает, что они влюблены в задачу. Хотя временами ненавидят её. В любви это бывает: задача трудная.

Не знаю, хорошо это или плохо, но любительство — заразительно. Однажды, «эти двое» мне говорят: «Как здорово было бы, если бы система знала, как люди прямо сейчас распределены по зданию. Сколько их находится на каждом этаже. Эх, да чего там! Общее количество людей в здании знать — и то было бы полезно.»

Я, не задумываясь даже, ответствую им: «Подумаешь, проблема какая! Надо лишь расставить кое‑где инфракрасные счётчики людей. Вроде тех, что установлены на входах в магазины. Счётчик замечает человека, когда тот пересекает невидимый инфракрасноый луч. Если у счётчика два параллельных луча, один рядом с другим, то он может „сообразить“, входит человек или выходит. Счётчики должны быть связаны в сеть, чтобы сеть суммировала людей по всем входам и выходам. Это же просто.»

Как известно, инфракрасные счётчики зарабатывают себе на жизнь, считая людей. Обычно, на входах в торговые центры и отделы.

Самый бесхитростный из них — счётчик с одним инфракрасным лучом. Он считает подряд всё, что движется. Точнее, всё, что прерывает его луч. Неважно, входит человек или выходит: счётчик добавит к переменной‑сумматору одну единицу.

Польза от такого счёта проявится только ночью, когда все, кто входил в торговый центр, выйдут из него. Тогда можно будет разделить показания счётчика на два и узнать, сколько за день было посетителей. Плюс‑минус погрешность счёта, которая для счётчиков этого типа обычно составляет... процентов.

Счётчик с двумя параллельными инфракрасными лучами сложнее. По последовательности прерывания двух своих лучей он может определить, входит посетитель в торговый центр или выходит. Это, теоретически, даёт новую, фантастическую возможность: не дожидаясь полуночи, узнать, сколько людей находится в торговом центре прямо сейчас. Нужно лишь из числа вошедших вычесть число вышедших. Разумеется, это знание тоже будет слегка расплывчатым: плюс‑минус погрешность счёта.

Как оценить эту расплывчатость? Какова типичная величина ошибок счёта для этого случая? Выясним это на практике.

Оригинальный самодельный двухлучевой инфракрасный счётчик для счёта входящих в помещение и выходящих из него людей. Полтора десятка таких счётчиков, образующих сеть, проходят "обкатку" в составе действующего прототипа системы управления эвакуацией. Работу сети счётчиков в реальном времени можно посмотреть по ссылке.

В статье подробно описаны принципы, положенные в основу алгоритма распознавания направления движения человека, реализованные в программе для микроконтроллера счётчика.