Разработаны «умные» кроссовки, подсчитывающие шаги и калории

В Ратгерском университете разработаны «умные» кроссовки, подсчитывающие шаги и калории. Описанная в Science Advances обувь с искусственным интеллектом не нуждается в источнике питания.

«Когда мы идем или бежим, у нас автоматически появляется биомеханическая энергия, и ее можно собирать», — говорит биомедицинский инженер Сымяо Ню, руководивший исследованием.

По его словам, обувь прямо-таки напрашивалась для реализации этой идеи, ведь ходьба здесь служит источником и энергии, и информации для анализа.

«Когда мы сидим, энергии нет — но в этом случае и мониторинг походки не нужен», — добавляет ученый.

Генератор в подошве работает на трибоэлектрическом эффекте. Энергию он выдает неравномерными импульсами, для их сглаживания и запаса была сконструирован контроллер питания с высоким КПД.

Врачи часто оценивают походку, наблюдая за пациентами в клинке. Новинка может собирать эти данные и дома, и на улице. При дальнейшей разработке и клинических испытаниях подобные кроссовки смогут оценивать риск падений, выявлять необычные паттерны ходьбы или отслеживать восстановление после травм мозга или спинного мозга. Конструкцию также можно адаптировать для мониторинга сердечной активности, биохимических сигналов и других аспектов здоровья.

Но это в перспективе. Главное же достижение, уже воплощенное в экспериментальном прототипе — отсутствие необходимости в подключении к зарядному устройству. С этой проблемой Ню знаком не понаслышке — он помогал разрабатывать датчик электрокардиограммы для Apple Watch. Мониторинг прекращается, когда устройство для здоровья снимают для зарядки, и пользователи могут забыть надеть его обратно.

Инженер прямо называет это «слабым местом» всех носимых устройств: «Мы  ставим его на зарядку — и забываем. Что толку от самого совершенного гаджета, если он лежит на столе?»

Основной потребитель в носимых устройствах для мониторинга здоровья — ИИ. Разработчики сделали его периферийным, то есть он работает локально, без соединения с сервером или телефоном, а кроме того, слегка загрубили точность. Исходная модель анализировала 21 характеристику по координатам стопы по трем осям и определяла манеру движения с точностью более 98%, у уменьшенной этот показатель снизился до 95,4% — зато она стала в 15 раз быстрее и потребляет примерно в шесть раз меньше тока.

Акселерометр и алгоритм ИИ вместе потребляют 86 микроватт. Даже медленная ходьба дает больше энергии.

Прототип был разработан на данных четырех здоровых добровольцев в возрасте от 23 до 26 лет. Алгоритм ИИ обучен и протестирован только на их активностях — он не тестировался на пожилых людях, людях с двигательными нарушениями или пациентах, проходящих реабилитацию.

Сборщик энергии с тела для гаджетов сделали гибким и в 280 раз эффективнее — видео

Меньше 10 000: названо идеальное количество шагов в день

Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX