Chi c’è di guardia? Il braccialetto lo sa.

Chi segue queste pagine con attenzione — e di questo gli siamo grati — si è ormai fatto un’idea abbastanza precisa di ciò che fa il braccialetto Galvanic Pulse. Il rilevamento dell’uomo a mare per segnale negativo, di cui abbiamo parlato in Schrödinger’s Watchkeeper. La stima della stanchezza e dello stato di sonno. Una leggera vibrazione al polso per ricordare il turno di guardia, oppure un gesto con cui chi lo indossa risponde alla barca. Una cosa piccola e discreta al polso, che porta avanti in silenzio diversi compiti.

Forse al lettore meno attento è sfuggito — e sospettiamo che il lettore meno attento siamo quasi tutti noi — che il braccialetto fa una cosa in più, e che questa cosa in più è, per molti versi, ciò che tiene insieme tutto il resto del sistema. Il braccialetto è infatti, oltre a tutto il resto, il modo in cui la barca sa dove si trova ciascuna persona a bordo, e chi è ciascuna, in ogni istante.

Un breve riepilogo — Cosa fa già il braccialetto

Per chi non ha ancora letto gli altri articoli — e come rapido inquadramento del resto di questo — il Galvanic Pulse svolge già quattro compiti ben documentati:

• Rilevamento dell’uomo a mare per segnale negativo. Il braccialetto mantiene un dialogo radio continuo a bassissimo consumo con la barca; quando il dialogo si interrompe — perché quel polso ha lasciato l’imbarcazione — scatta l’allerta MOB. Alla persona caduta in mare non si chiede di premere alcun pulsante.
• Stima della stanchezza e dello stato di sonno. L’accelerometria al polso alimenta un classificatore sonno/veglia; l’integrale a lungo termine dell’attività concorre alla traccia di stanchezza che il programma dei turni di guardia rispetta.
• Notifiche. Una vibrazione discreta al polso quando la Galvanic Voice ha qualcosa da dire — un promemoria di guardia, un evento di livello CAUTION, una nota sull’ancora — rivolta solo alla persona interessata anziché diffusa per tutta la barca.
• Conferme. Un gesto del polso che torna al sistema: chi lo indossa ha recepito l’allerta e se ne sta occupando.

Questa è la versione della storia del Galvanic Pulse che abbiamo raccontato finora. Ed è, per scelta, solo una parte della storia.

Il quinto compito silenzioso: sapere dove si trova ciascuno

Ogni unità Galvanic Voice installata a bordo è, allo stesso tempo, un ricevitore Bluetooth. Mentre ciascun braccialetto annuncia la propria presenza molte volte al secondo, ogni unità Voice nel raggio d’ascolto misura la potenza del segnale che riceve — ciò che gli ingegneri radio chiamano RSSI, l’indicatore di potenza del segnale ricevuto. Un braccialetto vicino a un’unità Voice produce su quell’unità un RSSI forte; un braccialetto a due cabine di distanza, un RSSI più debole; un braccialetto in coperta mentre l’unità Voice è in quadrato, qualcosa nel mezzo.

Con più unità Voice installate in posizioni note della barca — la plancia, il pozzetto, il quadrato, la cabina di prua, la cabina di poppa — ciascuna riferisce in ogni istante l’RSSI di tutti i braccialetti. Un processo di fusione che gira a bordo elabora questi flussi e pone la domanda giusta: dato che questo braccialetto risulta più forte sull’unità Voice della cabina di poppa, secondo per intensità su quella del quadrato e molto debole su quella della cabina di prua, dove si trova il braccialetto? La risposta è: nella cabina di poppa.

La tecnica è la triangolazione BLE-RSSI a più stazioni, e fornisce, in ogni istante, una posizione di ogni braccialetto a bordo relativa all’imbarcazione — non una posizione GPS, ma un ambiente o una zona ben definiti: plancia, pozzetto, quadrato, cabina di prua, cabina di poppa, bagno, ponte di prua. Il costo dell’infrastruttura è nullo, perché le unità Voice che fanno da ricevitori sono le stesse che già svolgono ogni altro compito a bordo. I ricevitori Bluetooth che ci servivano per il dialogo MOB sono anche, senza alcun hardware aggiuntivo, i ricevitori per la localizzazione. (Il metodo di localizzazione dell’equipaggio a più stazioni è oggetto di una domanda di brevetto in corso nel portafoglio di Galvanic Works.)

Come decide davvero chi si trova dove

Sono tre le varianti di classificatore in uso, in ordine crescente di raffinatezza, scelte in base a quante unità Voice sono installate e a quanto nettamente la geometria interna della barca le separa:

• Argmax sulla stazione più vicina. Il braccialetto si trova nella zona la cui unità Voice riferisce l’RSSI attuale più forte, purché il vantaggio sulla seconda unità migliore superi un margine ragionevole (noi usiamo sei decibel). È il classificatore di cavalleria — robusto, dal calcolo banale e sufficiente per una risoluzione a livello di ambiente su barche con un’unità Voice in ogni zona principale.
• Multilaterazione per attenuazione di percorso. L’RSSI di ciascuna stazione viene convertito in una stima di distanza tramite un modello calibrato di attenuazione logaritmica con la distanza; tre o più stazioni consentono al sistema di fissare ai minimi quadrati una posizione bidimensionale relativa all’imbarcazione. Utile quando le zone non sono naturalmente separate da paratie — su un motoryacht open space, per esempio.
• Fingerprinting. Durante un giro di ricognizione una tantum in fase di messa in servizio, lo skipper indossa un braccialetto e visita una a una tutte le zone identificate; il sistema registra per ciascuna zona la firma RSSI di ogni stazione. In esercizio, il vettore RSSI istantaneo di un braccialetto viene confrontato con le firme registrate. È la variante più precisa, usata sulle barche la cui geometria interna è abbastanza insolita da mettere in difficoltà i classificatori di uso generale.

Qualunque sia il classificatore in uso, il risultato viene addolcito con delicatezza da un breve filtro di moda — un rapido passaggio in cambusa non riclassifica chi indossa il braccialetto come “in cambusa” se due secondi prima dormiva a prua e due secondi dopo tornerà a dormire a prua.

Su una cosa vogliamo essere onesti: la qualità della localizzazione dipende dalla barca. Un monoscafo con le unità Voice in cabine ben separate, dietro paratie vere, produce classificazioni pulite e univoche. Un catamarano open space con un grande quadrato unico e una decina di linee di vista è un problema più ostico, e lì il sistema lo compensa con la multilaterazione per attenuazione di percorso. Uno yacht molto grande con tante zone può richiedere il fingerprinting per distinguere in modo affidabile zone adiacenti. Il sistema sceglie il classificatore giusto per la topologia, e dice allo skipper quanto è sicuro del risultato.

Dove dormi, e il sistema che lo sa

Una delle cose più utili che la barca può fare con il flusso di posizioni dei braccialetti è rispondere a una domanda che altrimenti lo skipper deve tenere a mente: in quale cabina dorme questa notte ciascun membro dell’equipaggio?

Il classificatore onesto, qui, è un pezzo particolarmente elegante del sistema. La posizione istantanea del braccialetto può oscillare — una persona passa un attimo in cambusa, attraversa il quadrato, va a prendere una giacca in una cabina che non è la sua. Campionare in ogni istante produrrebbe un dato di “cabina attuale” rumoroso e inutile. La domanda giusta non è “dove si trova ora questa persona?”, ma “dove dorme davvero questa persona?” — e la risposta giusta è la maggioranza pesata sul tempo delle classificazioni di Voice più vicina, filtrata dal segnale di stato di sonno del braccialetto stesso. Chi si distende in una cabina e mantiene per ore la classificazione di sonno sta dormendo in quella cabina; chi entra un attimo a prendere un maglione, no.

Una volta stabilita l’assegnazione, viene usata. Quando la Galvanic Voice deve svegliare chi è di turno per il prossimo cambio, non chiede allo skipper di indicare quale cabina interpellare — il sistema lo sa già. Quando un’allerta di livello emergenza passa dal polso a tutta la barca, parla prima nella cabina del membro d’equipaggio interessato, anziché diffondersi indiscriminatamente verso chi è fuori turno. Quando bisogna svegliare lo skipper — e solo lo skipper — l’allerta viene inviata alla cabina in cui lo skipper ha effettivamente dormito quella notte, non a quella etichettata “skipper” sui disegni del progettista.

Puoi anche cambiare cabina ogni notte. Il sistema lo seguirà. (Sappiamo che non lo fai. Ma lo farebbe, se lo facessi.) (Anche il metodo di assegnazione automatica della cabina, filtrato dallo stato di sonno del braccialetto, è oggetto di una domanda di brevetto in corso.)

Identità — chi ha fatto cosa, e quando

Un secondo uso del braccialetto su cui vogliamo essere chiari è l’attribuzione dell’identità. L’unità Voice che recapita un’allerta sa quali braccialetti sono presenti nella sua zona nel momento in cui l’allerta viene confermata. Quando qualcuno alla plancia chiude una CAUTION di guardia all’ancora con un gesto del polso, il sistema registra non solo “confermata”, ma “confermata da chi indossa il braccialetto X, alla plancia, in questo orario”. Ogni interazione con il sistema è quindi legata a una persona e a un momento.

Da questo discendono due conseguenze concrete.

Una è di tipo investigativo. Quando qualcosa è andato storto durante una traversata e poi ci si chiede “chi ha tacitato l’allarme dell’ancora alle due e mezza di quella famosa notte?”, la risposta è nel registro. Non come accusa — come testimonianza. Le barche sono condotte da persone, le persone prendono decisioni, e quelle decisioni dovrebbero poter essere ricostruite dopo da chi ci tiene. Il chartplotter, l’autopilota, il pannello d’allarme della tipica imbarcazione da crociera moderna, su questo fronte, non hanno alcuna memoria.

L’altra è di tipo operativo. Lo skipper può, in qualsiasi momento, vedere chi è in coperta e chi no. Chi è nel pozzetto alle tre del mattino — l’uomo di guardia, presumibilmente, ma il sistema lo mostra invece di dedurlo — e chi è sotto, nella propria cabina, addormentato, con la traccia di stanchezza che continua a recuperare. Lo skipper che alle prime luci è l’unico sveglio, tre ore prima che chiunque altro si muova, può sapere, senza dover indagare oltre, che nessun altro è in piedi. Lo skipper che ha appena sentito un tonfo in coperta può sapere se c’è qualcuno lassù o se è la barca a fare rumore da sola.

Gli equipaggi delle lunghe traversate parlano di un certo tipo di consapevolezza ambientale che richiede anni per svilupparsi — “lo sapevo che c’era qualcuno lassù prima ancora di sentire il winch”. Il braccialetto dà alla barca quella consapevolezza in modo diretto, senza gli anni.

Più grande è la barca, più nitido è il quadro

Vale la pena dirlo a voce alta: più unità Galvanic Voice ha una barca, più la localizzazione diventa nitida. Una singola unità Voice su un dodici metri da crociera distingue comunque in modo affidabile in coperta da sottocoperta; una Voice alla plancia e una in quadrato distinguono plancia, pozzetto, quadrato e cabina; uno yacht con una Voice in ogni cabina identificata produce una localizzazione a livello di zona con pochissima ambiguità.

La geometria della barca conta quanto il numero. Le paratie attenuano i segnali Bluetooth; le linee di vista no. La naturale compartimentazione di un monoscafo fa il lavoro al posto del classificatore. Un catamarano open space, con un grande quadrato unico e nessuna parete tra le zone, è un problema più ostico, risolto con la multilaterazione per attenuazione di percorso e, dove serve, con un giro di fingerprinting una tantum in fase di messa in servizio. Il sistema sceglie il classificatore giusto per la topologia della barca su cui è installato, e lo skipper vede nell’app un indicatore di affidabilità.

Perché tutto questo conta per chi è a bordo

Per lo skipper significa una barca che capisce dove si trova l’equipaggio — e quindi chi è di guardia, chi è reperibile, chi è nella cabina da svegliare per prossimo, chi è appena salito in coperta e chi è ancora sotto. Le decisioni su instradamento, escalation e attenzione si prendono su un quadro reale di dove si trova l’equipaggio, non su un’ipotesi.

Per il membro d’equipaggio significa una barca che si rivolge a lui per nome e per ruolo, senza menu da scorrere e senza profili da configurare — e che lo disturba solo quando l’allerta è per lui. Il sonno di chi è fuori turno è davvero il sonno di chi è fuori turno. Chi entra in guardia viene svegliato per dare il cambio, e chi è fuori turno no.

Per la famiglia o l’ospite a noleggio significa una barca le cui allerte sono credibili perché arrivano alla persona giusta invece di diffondersi per ogni cabina. Il bambino che dorme a prua non viene svegliato da un WARNING rivolto allo skipper a poppa. Il sistema rispetta il sonno dove va rispettato, e lo interrompe solo dove è indispensabile.

Per il gestore di flotta o l’operatore significa un registro a prova di manomissione di chi ha interagito con il sistema, quando e da quale punto della barca. La domanda del dopo-incidente trova risposta in un registro, non in un ricordo.

Il braccialetto è, in fondo, il modo in cui la barca presta attenzione a ciascuna persona a bordo — e il resto del sistema usa quell’attenzione per rendere ogni altra cosa che fa più precisa, più mirata e più rispettosa delle persone per cui è stato costruito.

Riferimenti

1. Bluetooth SIG. Bluetooth Core Specification, versione 5.x. Lo standard che disciplina l’advertising BLE e la misura dell’RSSI su cui si fonda la catena di localizzazione.
2. Rappaport, T.S. Wireless Communications: Principles and Practice. 2ª ed. Prentice Hall, 2002. (Il riferimento standard per il modello di attenuazione logaritmica con la distanza alla base del classificatore di multilaterazione.)
3. Kalman, R.E. “A New Approach to Linear Filtering and Prediction Problems.” Transactions of the ASME — Journal of Basic Engineering, 1960. (Lo stimatore ricorsivo usato per addolcire nel tempo il flusso di posizioni dei braccialetti.)
4. International Maritime Organization. Resolution MSC.302(87): Adoption of Performance Standards for Bridge Alert Management. (Il quadro IMO che disciplina l’instradamento e la conferma delle allerte — il principio dell’allerta mirata anziché diffusa che la localizzazione rende possibile.)