Un nouvel ordinateur alimenté par air déclenche des alarmes lorsque certains appareils médicaux tombent en panne. Cette invention constitue un moyen plus fiable et moins coûteux de prévenir les caillots sanguins et les accidents vasculaires cérébraux, et ce, sans capteurs électroniques.
Décrit dans un article de la revue Appareill'ordinateur fonctionne non seulement à l'air, mais il utilise également l'air pour émettre des avertissements. Il émet immédiatement un sifflet lorsqu'il détecte un problème avec la machine de compression vitale qu'il est conçu pour surveiller.
Les dispositifs de compression pneumatique intermittente ou IPC sont des manchons de jambe qui se remplissent d'air périodiquement et compriment les jambes d'une personne pour augmenter le flux sanguin. Cela permet d'éviter la formation de caillots qui entraînent l'obstruction des vaisseaux sanguins, des accidents vasculaires cérébraux ou la mort. En général, ces machines sont alimentées et surveillées par des appareils électroniques.
Les dispositifs IPC peuvent sauver des vies, mais toute l'électronique qu'ils contiennent les rend coûteux. Nous avons donc voulu développer un dispositif pneumatique qui élimine une partie de l'électronique, pour rendre ces appareils moins chers et plus sûrs.
William Grover, professeur associé de bio-ingénierie à l'UC Riverside et auteur de l'article correspondant
Les systèmes pneumatiques déplacent l'air comprimé d'un endroit à un autre. Les freins d'urgence des trains de marchandises fonctionnent de cette manière, tout comme les pompes à vélo, les manomètres de pression des pneus, les respirateurs et les dispositifs IPC. Il était logique pour Grover et ses collègues d'utiliser un dispositif logique pneumatique pour en contrôler un autre et le rendre plus sûr.
Ce type d'appareil fonctionne de manière similaire aux circuits électroniques, en effectuant des calculs de parité des bits. « Supposons que je souhaite envoyer un message composé de uns et de zéros, comme 1-0-1, trois bits », explique Grover. « Il y a plusieurs décennies, les gens ont réalisé qu'ils pouvaient envoyer ces trois bits avec une information supplémentaire pour s'assurer que le destinataire reçoive le bon message. »
Cette information supplémentaire est appelée bit de parité. Le bit est un nombre – 1 si le message contient un nombre impair de uns, et 0 si le message contient un nombre pair de uns. Si le chiffre 1 apparaît à la fin d'un message avec un nombre pair de bits, il est clair que le message était défectueux. De nombreux ordinateurs électroniques envoient des messages de cette façon.
Un ordinateur fonctionnant à l'air comprimé utilise les différences de pression de l'air circulant dans 21 minuscules valves pour compter le nombre de uns et de zéros. Si aucune erreur de comptage ne s'est produite, le sifflet ne retentit pas.
Si l'appareil explose, c'est le signe que la machine a besoin d'être réparée. Dans une vidéo de démonstration de l'ordinateur aérien, Grover et ses étudiants sont montrés en train d'endommager un appareil IPC avec un couteau, le rendant inutilisable. Quelques secondes plus tard, le sifflet retentit.
« Ce dispositif a à peu près la taille d'une boîte d'allumettes. Il remplace une poignée de capteurs ainsi qu'un ordinateur », a déclaré Grover. « Nous pouvons donc réduire les coûts tout en continuant à détecter les problèmes dans un appareil. Il pourrait également être utilisé dans des environnements à forte humidité ou à haute température qui ne sont pas idéaux pour l'électronique. »
La surveillance des dispositifs IPC n'est qu'une des applications de l'informatique aérienne. Pour son prochain projet, Grover aimerait concevoir un dispositif qui pourrait éliminer la nécessité d'un travail qui tue des gens chaque année : déplacer le grain au sommet de grands silos.
Les grands bâtiments remplis de silos à grains de maïs ou de blé sont monnaie courante dans le Midwest. Il arrive souvent qu'un humain doive y pénétrer avec une pelle pour briser les grains et égaliser les tas à l'intérieur.
« Un nombre considérable de décès se produisent parce que le grain se déplace et que la personne se retrouve coincée. Un robot pourrait faire ce travail à la place d'une personne. Cependant, ces silos sont explosifs et une seule étincelle électrique pourrait faire exploser un silo. Un robot électronique n'est donc peut-être pas le meilleur choix », a déclaré Grover. « Je veux créer un robot à air comprimé qui pourrait fonctionner dans cet environnement explosif, ne pas générer d'étincelles et mettre les humains hors de danger. »
L'informatique pneumatique est une idée qui existe depuis au moins un siècle. Autrefois, on fabriquait des pianos pneumatiques capables de jouer de la musique à partir de rouleaux de papier perforés. Après l'avènement de l'informatique moderne, les ingénieurs ont perdu tout intérêt pour les circuits pneumatiques.
« Une fois qu'une nouvelle technologie devient dominante, nous perdons de vue les autres solutions possibles aux problèmes », a déclaré Grover. « Ce que j'apprécie dans cette recherche, c'est qu'elle peut montrer au monde qu'il existe aujourd'hui des situations dans lesquelles des idées vieilles de plus de 100 ans peuvent encore être utiles. »
