Salut, Habr. Sous cette rubrique pathétique, je voudrais parler de ce qu'est la «science de l'ingénieur», de la tâche principale d'un ingénieur et de ce qui se passe s'il ne peut pas y faire face - il me semble que ce sujet est devenu de plus en plus pertinent ces derniers temps, alors que Je ne vois pas sa discussion publique.
Cela m'a amené à une histoire qui a éclaté (avec ma participation active) au cours du week-end avec les «interfaces neuronales» de
Bitronics Lab - des kits de formation pour enfants pour éliminer l'EEG et l'activité musculaire, qui, après un examen plus approfondi, se sont révélés tout simplement dangereux à utiliser en raison du non-respect par le fabricant des exigences de base à la sécurité électrique des équipements médicaux.
Cette histoire est très révélatrice en ce qu'elle démontre comment, à mesure que la complexité augmente, un système composé de composants apparemment sûrs devient dangereux pour ses auteurs - en outre, avec l'exemple d'un système simple, domestique et intuitif, plutôt qu'un réacteur atomique ou un jet liner que les gens aiment Prenez par exemple des auteurs de livres comme mon
Invitant Disaster préféré
De plus, d'une part, cette histoire avec une fin heureuse que possible (le fabricant a rapidement reconnu le problème et travaille maintenant sur sa solution), et d'autre part, elle a révélé des profondeurs dont beaucoup n'avaient aucune idée, devenant l'histoire de l'histoire de la technologie sur les gens.
Ainsi, une entreprise russe respectée qui a tout un tas de partenaires également respectés rend coûteux, mais en demande, des kits de formation modernes, utilisant des composants éprouvés et considérés comme totalement sûrs - Arduino, capteurs, ordinateur personnel.
Il semblerait que ce qui pourrait mal tourner?
Si vous regardez les
vidéos de formation Bitronics (le site pour une raison quelconque les paume au lieu de la description du kit), alors le paquet de livraison sera plus qu'évident - il s'agit d'une carte Arduino Uno ordinaire, d'une carte d'interface analogique pour capteurs ECG, de quelques électrodes collées à la peau, eh bien fils, planche à pain et autres bagatelles. L'ensemble du système est connecté au port USB de l'ordinateur. L'une des électrodes de l'exemple, à partir de laquelle la capture d'écran est prise ci-dessous, est collée au cuir chevelu immédiatement derrière l'oreille.
Le premier problème que les auteurs du kit n'ont pas pris en compte commence par le fait que des exigences de sécurité électrique plus élevées sont imposées aux équipements médicaux - et sont présentées pour une raison. Le fait est que dans la plupart des cas domestiques, un choc électrique ne fait pas de mal à la victime, car une personne tire instinctivement la main, brisant la chaîne - les décès surviennent principalement lorsqu'une personne saisit suffisamment bien le circuit conducteur pour que le corps ne se secoue pas. lui a permis de se détacher de lui, et il ne peut pas desserrer son bras, car les muscles du bras sont paralysés par le courant qui les traverse (si le courant dépasse le soi-disant seuil de libération, la valeur est assez petite, seulement quelques milliampères).
Le problème avec l'équipement médical est que dans la plupart des cas, les électrodes sont
fixées sur le patient de sorte qu'il ne peut en principe pas être libéré par un mouvement réflexe - par exemple, en cas de retrait de l'EEG ou de l'ECG, elles sont collées sur la peau. De plus, pour les mesures, un contact de la plus haute qualité des électrodes avec la peau est requis, par conséquent, des gels spéciaux sont souvent utilisés, ce qui améliore ce contact. Enfin, les électrodes peuvent être situées à des points encore moins agréables du point de vue du choc électrique que dans des situations quotidiennes - sur la poitrine dans la région du cœur, sur la tête, etc.
Dans une telle situation, des courants à partir de 1 mA, et parfois même moins, deviennent dangereux, ce qui dans la vie quotidienne provoquera un maximum d'un peu de sensations désagréables. De plus, comme un potentiel non nul peut être présent sur les électrodes pendant le fonctionnement, une personne peut recevoir un choc électrique même avec un équipement entièrement fonctionnel, par exemple, si elle prend un objet mis à la terre (corps de l'appareil, batterie chauffante, conduite d'eau, etc.).
Les normes en vigueur pour la sécurité des équipements médicaux décrivent séparément, sans ambiguïté et explicitement le cas du courant traversant le corps du patient dans de telles situations - et prescrivent des restrictions très strictes sur ces courants: pas plus de 0,1 mA en permanence, pas plus de 0,5 mA une fois en cas de dysfonctionnement l'équipement (et dans certains cas, les limites sont encore réduites de dix fois, voir
GOST 30324.0-95 ).
Mais peut-être que tout va bien pour nous - après tout, l'Arduino n'est alimenté que par 5 V, une telle tension ne donnera-t-elle pas un courant supérieur à quelques dizaines de microampères? ..
Le deuxième problème que les développeurs n'ont pas pris en compte est que la tension sur le boîtier de l'ordinateur dans lequel leur système est inclus peut être beaucoup, beaucoup plus élevée.
En général, cette connaissance est triviale et accessible à au moins chaque seconde enikeyschik - en raison de l'utilisation la plus large en Russie de prises sans contact de mise à la terre et, surtout, sans mise à la terre connectée à celles-ci, une tension alternative est constamment présente sur le boîtier de l'ordinateur exactement égale à la moitié de la tension du réseau, soit 230 / 2 = 115 V.
Le fait est que dans le filtre d'entrée d'une alimentation à découpage typique, il y a une paire de condensateurs qui forment un diviseur entre les lignes principales et le boîtier de l'ordinateur - pendant le fonctionnement normal, lorsque l'ordinateur est connecté à une prise tripolaire mise à la terre, le courant à travers ces condensateurs va à la terre. Ces condensateurs peuvent ne pas être disponibles dans la jonque chinoise la moins chère, mais dans n'importe quelle technique minimalement décente, ils le sont, car les exigences de compatibilité électromagnétique nécessitent de filtrer le bruit créé par l'alimentation.
Si vous avez un câblage électrique à la maison sans mise à la terre, vous pouvez prendre un multimètre conventionnel et, en le collant entre l'ordinateur et la batterie de chauffage, voir personnellement environ 115 V et environ 0,5-1,5 mA (plus ou moins, selon l'autre inclus dans matériel informatique, dont les alimentations comportent également ces condensateurs).
C'est généralement désagréable, mais pas dangereux - en touchant accidentellement un ordinateur, un utilisateur qui se réchauffe les pieds sur une batterie chauffante aura un léger chatouillement et sa main sera tirée en arrière. Cependant, les utilisateurs de la périphérie, les mêmes claviers de jeu dans des boîtiers en aluminium, se plaignent régulièrement des sensations qui les accompagnent, et sur Facebook, ils m'ont parlé d'un cas dans lequel le manque de mise à la terre était un danger - au bureau, une ligne de terre était posée entre les prises, mais ce n'était pas dans le bouclier a été connecté; l'utilisateur, qui a pris à la fois la batterie de chauffage et l'ordinateur, n'a pas reçu 1 mA, mais dix à vingt fois plus - car tous les ordinateurs de la pièce l'ont électrocuté avec un courant.
Cependant, nous parlons du kit Bitronics Lab, qui:
- connecté à un ordinateur sans isolation galvanique, c'est-à-dire a sur tous ses contacts un potentiel du même 115 V que sur le châssis d'un ordinateur non mis à la terre, avec un courant de court-circuit vers la terre réelle de 0,5-1,5 mA;
- connecté à l'utilisateur avec une électrode spéciale, sur laquelle le même potentiel de 115 V est présent;
- l'électrode est collée sur la peau de l'utilisateur, et pas seulement n'importe où, mais sur la tête.
Quels effets l'utilisateur touchera-t-il la batterie de chauffage mise à la terre, je ne veux pas penser - ils m'ont dit que lorsque l'électrocoulographie, trente volts appliqués accidentellement aux électrodes sont perçus comme le flash le plus brillant devant mes yeux, mais ici, en raison de l'emplacement différent de l'électrode, ce sera plus comme une forme de lumière thérapie électroconvulsive (selon les règles actuelles de l'OMS, elle est interdite aux mineurs et nécessite le consentement écrit des adultes).
De plus, même la mise à la terre de l'ordinateur ne garantit pas l'absence d'effets désagréables - la batterie de chauffage peut appartenir à une boucle de terre différente de celle du sol dans les prises, et si elles ne sont pas très bien faites, il peut y avoir des dizaines de volts entre elles.
Enfin, une fuite peut survenir sur un autre appareil, par exemple, sur un smartphone chinois bon marché en charge - et un ordinateur soigneusement mis à la terre lui-même servira de "paratonnerre", à travers lequel - et en cours de route - ce courant circulera librement. C'est ainsi qu'ils meurent
d'un smartphone en charge dans la salle de bain - la baignoire en fonte et les tuyaux métalliques sont mis à la terre, et une humidité élevée augmente considérablement la probabilité de panne à l'intérieur du chargeur et réduit en même temps la résistance de la peau.
Troisièmement , le fabricant n'envisage pas du tout l'option d'un équipement défectueux - une alimentation électrique dans un ordinateur ou un autre équipement périphérique, à la suite de quoi un honnête 230 V provenant d'une prise de courant volera vers un boîtier d'ordinateur non mis à la terre, et de celui-ci aux électrodes collées à la tête de l'utilisateur. Et on ne peut pas dire qu'un tel dysfonctionnement est si incroyable - les concepteurs de Bitronics Lab sont conçus pour être utilisés par des utilisateurs non formés dans des conditions incontrôlées, c'est-à-dire que tout le reste peut être utilisé comme un autre équipement.
Charges chinoises de 200 roubles,
officiellement vendues dans les magasins russes et ayant en même temps un écart entre les circuits primaire et secondaire de l'ordre de 1 mm (c'est la force électrique dans la région de 300 V, soit encore moins que dans la sortie de la tension d'amplitude dans des conditions normales), I démonté et vu en personne.
Maintenant, je voudrais voir comment les ingénieurs et la direction de Bitronics Lab disent, en regardant dans les yeux de leurs clients, la phrase «si nous n’avons pas économisé 500 roubles dans une isolation galvanique dans un ensemble de 25 000 roubles, une alimentation électrique chinoise bon marché ne vous aurait pas tué - mais avec d'un autre côté, en tout cas, ce n'est pas notre faute, mais les Chinois. »
Le cas de Bitronics Lab, produisant des kits pour enfants qui pourraient potentiellement choquer un enfant et même le tuer, n'est naturellement pas unique - dans un tas d'articles sur le même Habré dédié à une autre prise intelligente, vous pouvez trouver beaucoup de violations des règles de sécurité électrique courantes. Combien de produits similaires sont déjà disponibles à la vente et à la circulation - on ne peut que deviner.
Alors qu'est-ce que l'ingénierie?
Si vous demandez à de nombreux activistes de la robotique et d'autres STEM, ils vous diront probablement que l'ingénierie est la science de la création de machines et de structures qui aident les gens. C'est fondamentalement faux. L'ingénierie est la science de la création de machines et de structures qui ne tuent pas les gens. Tout le monde peut construire une maison, mais seul un bon ingénieur peut construire une maison qui n'enterrera pas les résidents sous ses décombres.
Des avions et des fusées qui ne tombent pas du ciel, des maisons qui n'enterrent pas les habitants sous les décombres, des designers pour enfants qui ne cassent pas les chocs électriques, des centres commerciaux qui ne brûlent pas les visiteurs du cinéma - tout cela est une
véritable ingénierie.
L'ingénierie est l'un des domaines d'activité humaine les plus documentés et les plus documentés, couvert par des centaines de normes, exigences, procédures et recommandations. Et tous ces documents, en fait, sont écrits avec du sang - le sang de dizaines de milliers de personnes décédées parce que quelqu'un a sauvé, n'a pas calculé, n'a pas prévu ou n'a pas averti.
L'ingénierie ne s'appuie jamais sur des thèses comme «jusqu'à présent, personne n'a souffert de cela» - parce que trop de gens s'en sont déjà servis, des ouvriers d'usine d'Oppau qui ont écrasé du nitrate d'ammonium avec des explosifs, parce qu'il n'avait jamais explosé auparavant (561 morts, plus d'un an et demi mille blessés, l'usine a été complètement détruite, la ville voisine a été partiellement détruite), avant la direction de la NASA, qui a littéralement vendu la permission de lancer la navette Challenger, car les incendies antérieurs des bagues d'étanchéité n'avaient pas provoqué d'accident (7 morts).
"Nous avons observé un phénomène similaire au cours de plusieurs vols précédents, et nous n'avons absolument aucune raison de nous inquiéter de la sécurité à l'atterrissage", lit-on dans la lettre du responsable du dernier vol de la navette Columbia (7 morts).
L'ingénierie est une énorme quantité colossale de connaissances accumulées sur quoi et comment faire pour que personne ne soit blessé.
Pour comprendre que telle ou telle conception vous tuera, il n'est absolument pas nécessaire de l'utiliser, et encore plus - pour observer personnellement le problème. Il n'est pas nécessaire de brûler un nouveau centre commercial pour s'assurer que l'absence de sorties de secours dans celui-ci tuera des dizaines de personnes - les exigences relatives aux sorties de secours sont décrites dans les SNiP il y a des décennies, et s'il n'y a pas de portes d'urgence sur le plan du centre commercial, il n'est pas nécessaire de tirer personnellement des conclusions sur son insécurité. à visiter, et plus encore - à y brûler.
Il n'est pas nécessaire, en étant assis dans le compteur Bitronix EEG, de toucher la batterie mise à la terre avec votre pied - les exigences pour la sécurité des dispositifs médicaux ont également été décrites dans les normes il y a de nombreuses années, et elles n'y ont pas été décrites à la demande du talon gauche, mais selon les résultats des enquêtes sur les décès de personnes tuées par des dispositifs médicaux avant comment ces exigences ont été décrites. Et s'il n'y a pas d'isolement galvanique dans le compteur EEG, alors pour conclure qu'il est dangereux, vous n'avez pas besoin de le mettre sur votre tête, et plus encore, pour vous choquer.
Demain nous commencerons à te tuer
Malheureusement, bien que je vois pas mal de discussions sur l'enseignement des STEM en Russie, elles se résument toutes à apprendre aux écoliers et aux élèves à faire quelque chose d'
utile , mais pas de
sûr . Les problèmes de sécurité, des règles de base à la sécurité des systèmes complexes, ne sont tout simplement pas discutés, ils ne semblent pas exister - et si le mot "sécurité" sonne quelque part, alors vous pouvez être absolument sûr que les mots "travailler sur Internet" continueront.
Et maintenant, nous voyons les drones de 5 livres voler dans les deux sens au-dessus d'une foule d'invités à Skolkovo, le projet soutenu par l'ASI d'une interface neuronale électroconvulsive, des moteurs de fusées explosant dans les garages et bien d'autres choses incroyables - tellement que j'ai personnellement déjà peur au moment où tout ces start-ups vont grandir et commencer avec le même niveau de responsabilité pour concevoir de vrais avions et de vrais dispositifs médicaux.
Comment ceux qui ont déjà dû rentrer dans leur tête réagissent-ils à l'idée qu'il n'y a pas de but plus important que d'empêcher le meurtre d'une personne par une machine?
Permettez-moi de vous donner quelques citations de la discussion du cas de Bitronics Lab sur Facebook ce week-end. Directement des captures d'écran, car sinon il sera difficile de croire dans des endroits que ce ne sont pas des personnages fictifs grotesques.
Timur Bergaliev , PDG de Bitronics Lab , ne comprend pas quel est le problème et pense également que le LDO 5 volts d'Arduino peut, en principe, être fusionné, si cela:
Yuri Ammosov , professeur à l'Institut de physique et de
technologie de Moscou , conseiller scientifique de Timur Bergaliyev, estime qu'il n'est pas nécessaire de faire du bruit autour d'un tel problème, mais il vous suffit d'aider Timur de manière amicale pour arrêter d'essayer de tuer des gens:
Andrey Guryev , le tuteur fédéral pour la robotique des parcs industriels pour enfants «Quantorium» , estime que dans le pire des cas, l'utilisateur recevra une «accusation de vigueur», mais en général, personne ne sera particulièrement coupable de cela:
Et en effet, tout ce battage médiatique est très probablement aspiré d'un doigt:
Même après que le fabricant lui-même ait
reconnu le problème et le danger potentiel de l'appareil, M. Guryev a
continué d'insister sur le fait qu'il ne voyait rien de tout cela, les exigences de sécurité pour l'équipement médical ne s'appliquaient pas au lecteur EEG jouet, et toute l'histoire n'a été commandée que par des concurrents PR noir.
Alexey Filimonov , le responsable de la marque pour la robotique éducative chez Digis Group , un fournisseur de ces produits, s'amuse avec Guryev. Le dialogue a de nouveau lieu après que le fabricant lui-même a reconnu l'existence du problème. C'est une idée très ridicule, n'est-il pas vrai qu'un enfant peut être choqué, peut-être même à mort?
Cela ne veut pas dire que le problème n'a pas été vraiment remarqué par les médias - la publication «industrielle» Edurobots a immédiatement publié un
article qui ne disait rien. Comme, un débat a éclaté sur Facebook, Artamonov pense que tout va mal et Guryev n'est pas d'accord avec lui.
Pour trouver une personne en dehors de cette histoire qui a de l'expérience avec du matériel médical et qui comprend les bases de la sécurité, je pense que même le samedi soir, cela a été possible pendant un maximum d'une demi-heure - même si vous avez parcouru les commentaires sur le même Facebook, regardé les profils de leurs auteurs et sélectionné un couple une personne qui n'a aucune relation explicite avec moi, ni avec Guryev, ni avec Bitronics Lab, mais qui a des problèmes de travail pertinents.
Mais non, pourquoi faire quelque chose sur un sujet comme la sécurité des enfants? Mieux vaut rester assis tranquillement et attendre les commentaires de nos lecteurs.
Assez?
Il me semble que si vous recherchez une crise de l'ingénierie et de l'enseignement technique russes, ce n'est en aucun cas que quelque part dans les compétitions, le robot n'est pas passé assez vite.
Que ferons-nous avec cela, comment allons-nous vivre avec
Parlant de cette situation spécifique, Bitronics Lab a reconnu lundi dernier l'existence du problème et
promet d' envoyer un isolement galvanique pour le port USB basé sur ADuM4160 à tous les acheteurs du concepteur
dans un proche avenir .
Si vous ne touchez pas à la question que cette situation n'aurait pas dû se développer du tout, alors dans les circonstances actuelles, la réaction de Bitronics Lab est aussi rapide et adéquate que possible.
Pour ce qui est du problème mondial, pour être honnête, je ne vois pas de solution simple ici - nous perdons tranquillement toute une branche de la connaissance, du moins dans le domaine public. Plus précisément, pas même une industrie, mais une méthodologie pour y travailler. , , . , , ( «»?..), .
— , . 10-20 , Bitronics , .
— . , — , , . — « »? .
, , Bitronics Lab, , — , , .
, , . , , — , , .
, — , , , , -, , . - , : , , — (, , ; ), , , , . , , — , , , .
, — ? , , ? , , — - , ? ?
, - .
10 , .