"आकर्षक सपनों के लिए उपकरण" का मेरा संस्करण एक संक्षिप्त इतिहास और पहले संस्करण का वर्णन है

नोट: लेख केवल सूचना के उद्देश्यों के लिए लिखा गया है और यह शारीरिक स्वास्थ्य को नुकसान के संभावित जोखिम (यदि ली-आयन बैटरी और उपकरणों में फोटोरिस्टर्स का उपयोग किया जाता है) के कारण घर पर ऐसे प्रयोगों को दोहराने के लिए कॉल का गठन नहीं करता है।

अच्छा दिन, प्रिय हब्रोज़्यूयेर और हब्बरज़ेट) यह हैबे पर मेरा पहला गंभीर लेख है, इसलिए, संभव के रूप में जुडगे के रूप में, मैं शैली और सामग्री पर काम करने का वादा करता हूं।

संक्षेप में अपने बारे में। शिक्षा द्वारा - साधन-निर्माता, गुरु। व्यवसाय: उद्यमी, मैं बच्चों के रोबोटिक्स क्लबों के रोबोकॉर नेटवर्क का सह-संस्थापक हूं। विश्वविद्यालय में अपने अध्ययन के दौरान वह चिकित्सा मापन उपकरण के क्षेत्र में विभिन्न प्रकार के अनुसंधानों में लगे हुए थे।

लंबे समय तक इन घटनाक्रमों के बारे में बात करते रहे, लेकिन सभी हाथ नहीं पहुंचे ...
पृष्ठभूमि। बचपन से, मैंने अक्सर बहुत ज्वलंत और प्लॉट सपने देखे हैं। इतना कथानक और विशद कि मैं स्वप्न डायरी रखने के लिए सात साल की उम्र से आलसी नहीं था। और फिर, एक बार, 2014 में, "ड्रीम हैकर्स" नामक एक उत्सुक पुस्तक मेरे हाथों में गिर गई। मुझे यह कहने की आवश्यकता है कि जिस घटना के बारे में कथा बनाई गई थी, उसमें मुझे कितनी दिलचस्पी थी? विशेष रूप से जब एक डायरी पर विचार किया जाता है जो 96 पत्रक की 2 नोटबुक के लिए मात्रा से अधिक हो गया है, और 2012 के बाद से इसे कंप्यूटर पर रखा गया है।

एक त्वरित googling, महत्वपूर्ण विरोधी गूढ़ छानने के बाद, मुझे sabzh पर वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए लाया। जैसा कि यह पता चला है, 20 वीं शताब्दी की पहली छमाही में ओएस के अध्ययन की शुरुआत एक निश्चित डच मनोवैज्ञानिक, फ्रेडरिक वान ईडन द्वारा रखी गई थी। उनके लेख, "सपनों का एक अध्ययन" (मनोवैज्ञानिक अनुसंधान के लिए सोसाइटी की कार्यवाही, वॉल्यूम 26, पी। 431), जिसका उद्देश्य सपनों को वर्गीकृत करना है, "स्पष्ट सपने" शब्द में निहित है, जिसका शाब्दिक अर्थ है "स्पष्ट सपने"। जहां तक ​​मुझे पता है, वैज्ञानिक समुदाय में इस घटना का यह पहला उल्लेख था।

साल बीत गए, लेकिन केवल 1975 में, वैज्ञानिक केट हर्न (कीथ हर्न, हल (इंग्लैंड) विश्वविद्यालय की नींद-प्रयोगशाला) ने एक प्रयोग किया, जो वैज्ञानिक रूप से ओएस के अस्तित्व को साबित करता है। प्रयोग के परिणामस्वरूप, प्रायोगिक एलन वर्ली ने सचेत और पूर्व नियोजित नेत्र आंदोलनों को दिखाया, जब उपकरणों के सभी संकेतों के अनुसार, वह नींद की स्थिति में था। इस प्रयोग को बाद में स्टैनफोर्ड यूनिवर्सिटी के वैज्ञानिक स्टीफन लैबरेज ने दोहराया।

प्रयोग के परिणाम व्यापक रूप से ज्ञात हो गए, क्योंकि इस विषय को लोकप्रिय बनाने में लैबरेज ने बहुत बड़ा योगदान दिया। इस वैज्ञानिक ने एक डिवाइस की अवधारणा का भी प्रस्ताव किया, जिसे "आकर्षक सपनों का निर्माता" कहा जाता है, जो ओएस राज्य में प्रवेश करने के लिए किसी को भी लंबे प्रशिक्षण सत्र के बिना अनुमति देगा ...

जब मैंने OS प्रारंभ करनेवाला के बारे में पढ़ा, तो मैं अब चैन से सो नहीं सकता था। Arduino की आत्मा उत्साह के एक अविश्वसनीय फटने से जल गई थी! तथ्य यह है कि उस समय तक मैंने पहले से ही सभी प्रकार की प्रथाओं के बारे में पढ़ा था जो मुझे एक सपने के बारे में पता करने की अनुमति देते थे, और उन सभी को, किसी भी तरह से, लंबे प्रशिक्षण के बिना और खुद पर काम करने के परिणाम मिले। एक शिकार को चलाने के लिए एक सपना! "

ओएस के सभी प्रकारों का अध्ययन करने के बाद, जिसमें बाजार भरा हुआ था, साथ ही घर का बना बेस, जिसमें से वेब पर भी बहुत कुछ था, मैंने एक मानक तैयार किया, जिसका सार निम्न शब्दों तक कम हो गया था: "रेमी बनाओ, लेकिन ड्रीमस्टालकर के करीब, लेकिन केवल अधिक सुविधाजनक"। तकनीकी आवश्यकताओं को चार बिंदुओं तक उबाला गया:

1. डिवाइस को मज़बूती से REM नींद के चरण का निर्धारण करना चाहिए (और "NE555 पर अनुमान नहीं", जैसा कि, विवरणों द्वारा देखते हुए, रेमी मास्क के पुराने संस्करणों में था);
   
2. डिवाइस को कॉम्पैक्ट होना चाहिए और नींद की प्रक्रिया में हस्तक्षेप नहीं करना चाहिए;
3. डिवाइस को वास्तविक अनुसंधान करने के लिए नींद की प्रक्रिया के बारे में जानकारी एकत्र करने और प्रदर्शित करने में सक्षम होना चाहिए, और न केवल ओएस में खेलना;
4. डिवाइस का उपयोग करने के लिए सुरक्षित होना चाहिए।

ऐसी आवश्यकताएं हैं ... किसी के लिए नेखिलो, जो उस समय मुश्किल से परिचालन एम्पलीफायरों के साथ काम करने की मूल बातें छूता था, और आम तौर पर खराब ढंग से सर्किटरी में निपुण था) हालांकि, "युवा हरे", और मैंने विकसित करना शुरू कर दिया।

शुरुआत करने के लिए, मैंने सबसे सरल सवाल से हैरान होने का फैसला किया: नींद के दौरान किस तरह के शारीरिक मापदंड बदलते हैं? खोज का परिणाम एक ऐसी तालिका थी (यदि कोई भी जोड़ सकता है - टिप्पणियों में लिखें, मुझे बहुत खुशी होगी):



जीव विज्ञान और भौतिकी में स्कूल के पाठ्यक्रम का एक ठोस ज्ञान, C ++ और LabVIEW में औसत दर्जे के प्रोग्रामिंग कौशल के साथ-साथ माप प्रौद्योगिकी के क्षेत्र से कुछ जानकारी के कब्जे के साथ, मुझे डिवाइस का एक ब्लॉक आरेख विकसित करने की अनुमति दी। यह कुछ इस तरह देखा गया:



तर्क इस प्रकार था। किसी व्यक्ति के माथे पर मापने वाली प्रयोगशाला को अवरुद्ध नहीं करने के लिए (और काम करने जैसा नहीं, लेकिन बहुत असहज ड्रीमस्टॉकर मुखौटा), ब्लॉक से सभी मापने वाले ब्लॉकों को हटा दिया जाना चाहिए। इसके अलावा, ऑप्टिकल ऑक्यूलोग्राफ की मिली योजनाएं बहुत जटिल या बेहद बोझिल थीं। लेकिन ऑक्यूलोग्राम दर्ज करने के बारे में आप क्या पूछते हैं? वास्तव में, एक सपने में आंख की गति REM नींद चरण का सबसे विश्वसनीय संकेत है!

खैर, तब मैंने फैसला किया कि चूंकि दिल की धड़कन भी किसी तरह वहां बदल रही है, इसलिए इसके द्वारा आरईएम स्लीप चरण का पता लगाना संभव होगा। इस प्रकार, डिवाइस में एक निश्चित ब्रेसलेट दिखाई दिया, जिसमें बोर्ड पर एक पल्स सेंसर था। और केवल रेडियो यूनिट और मुट्ठी भर एलइडी ही मास्क में रहे, जिन्हें कंप्यूटर से कमांड द्वारा चालू किया जाना चाहिए था।

तार्किक प्रश्न यह है: एक कंप्यूटर क्यों है, और यह ब्रेसलेट से तुरंत कमांड भेजना असंभव क्यों था जब यह हृदय गति में आवश्यक परिवर्तनों का पता लगाएगा? सबसे पहले, मुझे नहीं पता था कि किन बदलावों को "आवश्यक" माना गया था। इसके अलावा, उस समय, उन्हें इस बात का बहुत कम पता था कि एक मानव हृदय गति आरेख क्या दिखता है, कार्डियोइन्टरवलोग्राम और हृदय गति परिवर्तनशीलता क्या है ... दूसरी बात, एक ग्राफिकल वातावरण में विभिन्न जटिल एल्गोरिदम लिखना बहुत आसान और स्पष्ट है, और दिल की धड़कन द्वारा वांछित नींद के चरण की खोज स्पष्ट रूप से है। सरल एल्गोरिदम लागू नहीं हुआ, और इसलिए - LabVIEW मदद करने के लिए।

सर्किट

नकाब:

1. Arduino माइक्रो प्रो प्लेटफ़ॉर्म (ATmega32U4 स्टोन)
   
2. WS2812B एलईडी
3. 433 मेगाहर्ट्ज की वाहक आवृत्ति के साथ मानक रेडियो मॉड्यूल
4. 200 एमएएच ली-आयन बैटरी
5. चिप TP4056 पर बैटरी के लिए चार्जिंग मॉड्यूल

घटकों की पसंद के क्रम में। माइक्रो प्रो प्लेटफॉर्म को इसकी कॉम्पैक्टनेस (CH3400 की कमी के कारण और अंतर्निहित PLL और USB की उपस्थिति के कारण चुना गया था, लेकिन यह लिरिक्स है), साथ ही कम बिजली की खपत और सिर्फ एक अच्छी उपस्थिति।

मैंने पता करने योग्य आरजीबी एलईडी को चुना क्योंकि मैं देखना चाहता था कि ओएस में हिट की आवृत्ति उत्तेजक प्रभाव के रंग के साथ सहसंबंधित होगी या नहीं। मुझे पता है कि ऐसा क्या लगता है, लेकिन कौन जानता है, है ना? '

मैंने 433 मेगाहर्ट्ज मॉड्यूल को दो कारणों से चुना: क्योंकि मैंने वायरलेस से और कुछ भी करने की कोशिश नहीं की थी, और क्योंकि मुझे नहीं पता था कि यह मॉड्यूल मेरे लिए कितना बड़ा सुअर है ... जब यह परीक्षण के लिए आया था, तो यह पता चला कि ऐन्टेना सावधानीपूर्वक मापा गया था, मास्क के समोच्च के साथ सिलना, शरीर के करीब होने, सिद्धांत रूप में, काम नहीं कर सकता। जैसा कि मुझे रेडियो एमेच्योर समूह में समझाया गया था, जहां मैं कभी-कभी सवाल पूछता हूं, क्योंकि मानव शरीर में एक निश्चित क्षमता होती है, जो बहुत महत्वपूर्ण है, और इस वजह से रिसीवर की आवृत्ति खो जाती है, क्योंकि इसमें एक ओसीलेटिंग सर्किट होता है, और एक अतिरिक्त क्षमता इसके साथ हस्तक्षेप करती है। मुझे वह सब समझ नहीं आ रहा है, मैं अपमान नहीं करना चाहता, मैं सिर्फ इतना कहूंगा कि उस समय मैं मास्क के साथ प्रयोग नहीं कर सकता था।

मैंने इसकी कॉम्पैक्टनेस की वजह से बैटरी को चुना, एक सुरक्षा आवश्यकता को त्यागते हुए: नाक के पुल पर एक लिथियम-आयन सेल घुड़सवार, हालांकि इसकी एक छोटी क्षमता थी, एक विस्फोट के दौरान आंखों को नुकसान हो सकता है। इसलिए, जैसा कि मैं कर सकता था, मैंने इसे चेहरे से सटे पक्ष से प्लास्टिक में पैक किया, और विपरीत पक्ष को खुला छोड़ दिया। डिजाइन की कॉम्पैक्टीनेस बहुत अधिक प्रभावित नहीं हुई थी, लेकिन शांत थी, हालांकि यह अनुचित नहीं था।

चार्जिंग मॉड्यूल के साथ, सब कुछ सरल है: यह लगभग सभी प्रकार के घर-निर्मित उत्पादों के लिए उद्योग मानक है, और यहां मुझे किसी भी चीज के बारे में चिंता नहीं है।

कंगन:

1. Arduino नैनो प्लेटफार्म
2. होममेड ऑप्टिकल हार्ट रेट सेंसर (मैं आपको इसके बारे में बाद में बताऊंगा)
   
3. मानक रेडियो ट्रांसमीटर मॉड्यूल (वही 433 मेगाहर्ट्ज)
4. चार एए के लिए धारक
5. 4 नी-एमएच बैटरी 2700 एमएएच प्रत्येक पर

कंगन के साथ, चीजें बेहतर थीं। मैंने पहला संस्करण सीधे ब्रेडबोर्ड पर एकत्र किया, और संचारण मॉड्यूल का एंटीना सीधे शरीर पर झूठ नहीं बोलता था, इसलिए सब कुछ एक घड़ी की तरह काम करता था। केवल एक चीज जो ब्रेसलेट के पहले संस्करण में ध्यान देने योग्य है, वह है हृदय गति संवेदक, जो लगभग मेरी सबसे बड़ी समस्या थी, क्योंकि मैं एनालॉग इलेक्ट्रॉनिक्स में तैरा था।

फुलक्रैम एक बहुत अच्छा लेख था कि फोटोप्लेथ्समोग्राफी क्या है और फिटनेस के लिए विभिन्न कंगन कैसे व्यवस्थित किए जाते हैं। ऑप्टिकल हृदय गति सेंसर के संचालन के सार की समीक्षा करने के बाद, मैंने तैयार सर्किट समाधानों की तलाश शुरू की। नतीजतन, मैं इस योजना पर बस गया, जिसने ब्रेडबोर्ड पर भी लगभग तुरंत काम किया। मैंने एक ओपन-चैनल ऑप्टोकॉप्लर की खोज नहीं की थी, जिसे लेख के लेखक द्वारा अनुशंसित किया गया था, और बस TCRT5000 को लाइन सेंसर से बाहर निकाल दिया, जो गलती से घर पर चारों ओर पड़ा था। मैंने परिचालन एम्पलीफायर को अधिक सामान्य LM358 के साथ बदल दिया।



सेंसर को उंगलियों पर पहनी जाने वाली अंगूठी के रूप में बनाया गया था। TCRT5000 को त्वचा के खिलाफ कसकर दबाया गया था, और फोटोट्रांसिस्टर से सिग्नल को प्रवर्धित किया गया था और तारों के माध्यम से माइक्रोकंट्रोलर तक पहुँचाया गया था, जहाँ इसे डिजिटाइज़ किया गया था और अधिकारियों को भेजा गया था।

संचारण इकाई:

1. Arduino नैनो प्लेटफार्म
2. 433 मेगाहर्ट्ज की वाहक आवृत्ति के साथ मानक रेडियो मॉड्यूल
3. मानक रेडियो ट्रांसमीटर मॉड्यूल (वही 433 मेगाहर्ट्ज)

यहां सब कुछ कॉर्नी है: जब ब्रेसलेट डेटा भेजता है, तो यह रिसीवर द्वारा प्राप्त किया जाता है, और COM पोर्ट के माध्यम से वे इसे कंप्यूटर पर भेजते हैं, जहां वे मेरे स्व-लिखित VI के देखभाल के पंजे से मिलते हैं। वर्चुअल इंस्ट्रूमेंट के पहले संस्करण ने मूर्खतापूर्ण तरीके से एडीसी रीडिंग की साजिश रची, और खुद कुछ भी विश्लेषण करने की कोशिश नहीं की। इसके बाद, जब यह कम या ज्यादा स्पष्ट हो गया कि पल्समोग्राम का विश्लेषण नहीं करना आवश्यक है, लेकिन इससे निर्मित अंतराल, और बीडीजी के चरण में अक्सर होने वाले पैटर्न का पता लगाया गया था, तो डेटा को उत्तेजना को सक्रिय करने का संकेत देते हुए, VI से मास्क में भेजा जाने लगा। लेकिन इस बिंदु तक यह अभी भी बहुत दूर था))

दिल की दर पर नज़र रखने वाली पहली रात में कई अप्रिय तथ्य सामने आए।

पहला: इस तथ्य के कारण कि एक सपने में बांह में रक्त का प्रवाह बदलता है (उदाहरण के लिए, जब मैं अपनी बांह मोड़ता हूं और लंबे समय तक इस स्थिति में रहता हूं), सेंसर अपना संकेत खो देता है और ग्राफ अवैध हो जाता है। स्वचालित रूप से लाभ को समायोजित करें तो मैं अभी भी कल्पना नहीं कर सकता कि कैसे।
दूसरा: सेंसर नीले रंग से बाहर सिग्नल खो सकता है, और बहुत बड़े आयाम के साथ बहुत कम आवृत्ति वाला शोर ग्राफ पर ही आरोपित हो जाता है, जिसके कारण यह कभी-कभी गायब हो जाता है। नीचे वर्चुअल डिवाइस के पहले (लेकिन पहले नहीं) वर्जन के रीडिंग की स्क्रीन है। पल्समोग्राम (लाल) का ग्राफ उल्टा है, और निचली चोटियों पर कम आवृत्ति का शोर देखा जा सकता है।



तीसरा तथ्य: ब्रेडबोर्ड के साथ सोना और आपके हाथ में चार बैटरी पूरी तरह से असंभव नहीं है, लेकिन बेहद असहज है। यह पहले कैसे दिखता था, आप नीचे देख सकते हैं (अफसोस। डिप्लोमा से फोटो के अलावा, उस स्केच से कुछ भी नहीं बचा था))



"हमें गंभीर सुधार की आवश्यकता है!" - कटा हुआ गोभी सूप के साथ गागल डेटा को देखकर, मैंने निष्कर्ष निकाला। और सबसे पहले मैंने सेंसर को खत्म करने का फैसला किया, जिसे डिवाइस पर काम करना जारी रखने के लिए सबसे पहले जरूरत थी।

फोटोप्लेथिमोग्राफ पर लेख को फिर से पढ़ने के बाद, मुझे निम्नलिखित का एहसास हुआ: लेकिन वास्तव में, क्या मैंने आईआर ऑप्टोकोप्लर का उपयोग करने के लिए अपने हाथ के चारों ओर एक केबल लपेटा था अगर मैं किसी अन्य रंग का उपयोग कर सकता था? तरंग दैर्ध्य पर हीमोग्लोबिन के प्रकाश अवशोषण गुणांक की निर्भरता को दर्शाने वाला ग्राफ उसी लेख से लिया गया था।



ग्राफ के आधार पर, मैंने हीमोग्लोबिन द्वारा अपने दोनों राज्यों (ऑक्सीजनयुक्त और असंतृप्त) में सबसे अधिक अवशोषित के रूप में हरे रंग को चुना। नतीजतन, सेंसर रक्त की मात्रा में बदलाव के लिए सबसे अधिक संवेदनशील हो जाएगा, और ऑक्सीजन संतृप्ति के लिए नहीं (मुझे संदेह है कि मुझे इस तथ्य के लिए कम आवृत्ति का हस्तक्षेप करना पड़ा है कि आईआर रेंज सेंसर की संवेदनशीलता रक्त संतृप्ति के कारण महत्वपूर्ण रूप से बदल जाती है)।

स्पॉइलर के तहत: मुझे आश्चर्य है कि क्या इस कम आवृत्ति वाले शोर से श्वसन दर की निगरानी करना संभव है।
और सब कुछ ठीक हो जाएगा, लेकिन गैग: एक संवेदनशील तत्व के रूप में क्या चुनना है? एक छोटी खोज के बाद, मुझे एक सस्ता विकल्प मिला - एक फोटोस्टोरिस्टर। फायदे स्पष्ट थे: सबसे आम मॉडल में वर्णक्रमीय शिखर, लगभग 500 एनएम, सस्ता है, और इसकी जड़ता, जिसकी अक्सर आलोचना की जाती है, इस मामले में महत्वपूर्ण नहीं है - दिल की धड़कन अपने आप में बहुत तेज नहीं है।

मीनूओं में से, मैंने केवल अपने लिए नोट किया था कि फोटोरिस्टर्स में कैडमियम और लेड होता है (यही कारण है कि उन्हें कुछ देशों में पूरी तरह से प्रतिबंधित किया गया था), और यह उन उपकरणों में उपयोग करने के लिए बहुत अच्छा नहीं है जो सीधे शरीर से संपर्क करते हैं। लेकिन - विज्ञान के लिए बलिदान की आवश्यकता होती है, और मैंने सेंसर के दूसरे संस्करण को उलझा दिया: दो पता लगाने योग्य एल ई डी पर (उनके हरे रंग की तरंग दैर्ध्य डेटा शीट के अनुसार, बस एक आपकी आवश्यकता थी)। ए प्लस तथ्य यह था कि अब यह संभव है कि चमक को प्रोग्रामेटिक रूप से बदल दिया जाए, इस प्रकार संवेदनशीलता को समायोजित करते हुए, छोटी सीमाओं के भीतर।



जैसा कि आप देख सकते हैं, अनपढ़ (लेकिन न्यूनतम रूप से काम करने वाली) फ़िल्टरिंग और प्रवर्धन योजना यथावत रही, और सेंसर को अब एमके के साथ संचार के लिए दो तारों के रूप में कई मिल गए।

जब लेआउट को इकट्ठा किया गया था, तो परीक्षणों ने माप परिणामों में एक महत्वपूर्ण सुधार दिखाया। हालाँकि सेंसर "प्रतिबिंब के लिए" काम नहीं कर सकता था (मैं कंगन को एक पूर्ण कंगन बनाना चाहता था, लेकिन यह काम नहीं करता था - परिलक्षित संकेत बहुत कमजोर था), लेकिन यह लुमेन में ठीक काम करता था। कम-आवृत्ति का हस्तक्षेप भी चला गया, जिसने सिग्नल के नुकसान को समाप्त कर दिया।

डिवाइस के विकास ने एक नया चरण दर्ज किया है - अब सभी प्रयासों को डेटा एकत्र करने और उनके बीच नींद के वांछित चरण को खोजने की कोशिश करने के लिए निर्देशित किया गया है।

लेकिन इसके बारे में अगले लेख में, लेकिन समय अब ​​बाद में है, लेकिन आप नींद मोड को नहीं तोड़ सकते)

PS यदि पाठकों की इच्छा, मैं परियोजना के सभी योजनाबद्ध और स्रोत कोड के खुले उपयोग में पोस्ट करूंगा, ताकि बाइट्स मेरी हार्ड डिस्क पर धूल से ढके न हों।

सभी प्रकार की उपयोगिता:

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