Шаг к полноценному андроиду: нюансы телодвижений отследят электронити

Существующие сейчас системы для отслеживания телодвижений, по большей части, представляют собой громоздкие носимые устройства либо имеют ограничения — например, нужно находиться перед камерами или не выходить за пределы какого-либо пространства. Новая технология отслеживает телодвижения просто благодаря электропроводящим нитям, прижатым к коже.

Cамые распространенные носимые датчики движения включают в себя трехосевые гироскопы, акселерометры и магнитометры для обнаружения движения объекта по отношению к его окружению. Эти датчики основаны на инерционных измерениях — количественной оценке того, как тело ускоряется, вращается или движется вверх и вниз, и обычно устройства с ними громоздкие и не всегда удобные. К примеру, в системах для измерения движения головы нужно разместить один датчик на лбу, а другой — на шее над позвонками, что может помешать свободным движениям испытуемых.

Экспериментальная система, разработанная в Университете Тафтса (США) — это нити, покрытые электропроводными чернилами на углеродной основе. По мере того, как эти нити изгибаются в ответ на внешнее механическое воздействие, меняется их проводимость. В свою очередь, отслеживая эти изменения, можно определить, когда и в какой степени нити гнутся.

Даже самые инновационные системы для отслеживания движений человека не всегда удобны. На фото — один из ультратонких сенсоров UT Austin, компактный, но не такой комфортный, как новые электронити

При тестировании технологии исследователи поместили на шею человека две скрещенные в форме креста нити — они образовывали широкий крест. Затем через электропроводящие нити пропускали электрический ток. Когда человек двигал головой (конечно, при этом подразумевалось и движение шеи), из-за деформации нитей менялась проводимость и датчики таким образом обнаруживали движение.

При серии движений головой сигналы передавались по Bluetooth на компьютер для последующего анализа. Далее ученые использовали сложные алгоритмы на основе машинного обучения, чтобы сопоставить изменения с конкретными движениями головы в режиме реального времени.

В результате система с точностью 92% определяла изменения направления движения, угла поворота и степени смещения головы. Можно с уверенностью говорить, что проводящие нити позволяют отслеживать движение с высокой точностью и без помех. При этом системе не нужны провода, какие-либо громоздкие устройства и исключаются ограничения — камеры, небольшие пространства и т.д..

Авторы разработки говорят, что технология работает так же хорошо при отслеживании движения других частей тела, хотя для каждой их них нужно по отдельности обучать алгоритмы.

Разработка очень многообещающая — технология оказалось точной, простой в использовании и экономичной. На ее основе можно создавать другие системы, которые следят за нашим здоровьем, производительностью и окружающей средой, причем делают это незаметно. Пластыри на коже с электропроводящими нитями или облегающая одежда с ними могут применяться для таких целей, как мониторинг спортивных результатов и состояния спортсменов во время соревнований, контроль усталости водителей-дальнобойщиков в дороге, отслеживание состояния (и бдительности) оператора, наблюдение за пациентами с болезнью Паркинсона и другими нервно-мышечными заболеваниями, а также для улучшения игр с поддержкой виртуальной реальности и т.д. Причем отсутствие необходимости в камере обеспечивает дополнительную конфиденциальность.

Сейчас авторам идеи необходимо проделать дополнительную работу, чтобы улучшить точность датчиков и разработать алгоритмы для отслеживания движений других частей тела.