Созданы умные очки, работающие на энергии моргания

Лицо у нас постоянно в движении — мимика, моргание, жевание и прочие проявления жизни не только несут массу информации, но и могут быть использованы в качестве источника энергии для ее снятия. Эту идею реализовали в умных очках, разработанных в Северо-Западном университете. Экспериментальный прототип сверхэкономичного устройства под названием GlassTENG представлен на Международном симпозиуме ACM по носимым компьютерам ISWC-2026.

«Человеческое лицо — золотая жила для данных о здоровье, и повседневные очки — идеальный носимый гаджет. Обычно носимые устройства отслеживают показатели вроде пульса через запястье. Но людям нужно помнить, что эти трекеры надо носить и снимать для подзарядки. Наша идея в том, что половина населения и уже носит очки. Мы можем превратить их в носимые устройства, не требуя от людей менять привычки и поведение», — говорит руководительница разработки Ниведита Арора.

На оправе очков закреплены три тончайших трибоэлектрических наногенератора (TENG), они же выполняют роль сенсоров. Каждый состоит из слоев, которые трутся друг о друга от движений лица.

«Когда слои соприкасаются и разделяются, они генерируют крошечное напряжение. Таким образом, само движение, которое мы измеряем, поставляет механическую энергию, необходимую для его регистрации. Иными словами, моргание помогает питать сенсор, который это моргание и обнаруживает», — объясняет Арора.

Сенсоры размещены в стратегических точках оправы. Один на переносице, рядом с угловой артерией и мышцами вокруг глаз. Там он улавливает пульс, а также моргание и движения бровей. Другой расположен у виска, где он регистрирует поверхностную височную артерию и движения челюсти. Третий находится ближе к уху, где он фиксирует движения при жевании и сжатии. Такое расположение максимально расширяет «обзор» — ведь одно и то же движение, например, челюсти, проявляется по-разному в нескольких точках лица.

Датчики чувствительны в большом диапазоне усилий. Пульс артерии — самое слабое усилие, которое тестировали исследователи, — генерировал около 50–100 милливольт. Моргание и поднятие бровей давали примерно 200–500 милливольт. Более сильные движения челюсти, включая жевание и сжатие, создавали сигналы до 1,5 вольт.

Для обучения системы набрали 20 человек. Надев GlassTENG, они моргали, поднимали брови, сжимали челюсти, стучали зубами, ели и разговаривали. Затем алгоритмы машинного обучения проанализировали закономерности в электрических сигналах, чтобы определить, какое действие выполнял каждый участник. По всем шести активностям система достигла точности 93,8%.

«Одно из интересных применений этих очков — сигнализация о неосознанных привычках. Представьте очки, которые распознают, когда человек сжимает челюсть, и мягко напоминают ему расслабиться, или определяют прием пищи и побуждают снизить потребление калорий. Объединение кардиоваскулярного и поведенческого сенсорного восприятия в одной сверхнизкопотребляющей платформе GlassTENG может послужить персонализированным вмешательством именно в тот момент, когда оно сильнее всего нужно», — отмечает соавтор исследования Набиль Альшурафа.

Сверхэкономичность — главное преимущество новинки. Сенсоры на «самообслуживании», ведь они же одновременно и генераторы. Схемы обработки потребляют в сумме ничтожные 4,1 мкВт.

Прототип пока с батарейкой для схемы обработки и передачи данных по Bluetooth или записи на microSD, но в перспективе очки будут полностью автономными. Более того, они должны стать действительно умными.

«В долгосрочной перспективе мы хотим выполнять вычисления на самом устройстве. Если оно обнаружит физиологическое событие, у него мог бы быть интеллект на борту, работающий без батарей, который давал бы немедленную обратную связь. Например, если оно обнаружит сжатие челюсти, то могло бы сразу подсказать пользователю расслабить челюсть. Думаю, вопрос лишь во времени, когда очки, которые мы носим каждый день, смогут следить за нашим здоровьем», — поделилась Арора.

«Будущее — это не просто носимые устройства, которые рассказывают нам, что мы сделали а устройства, которые помогают нам осознать и изменить то, что мы делаем в данный момент», — заключил Альшурафа.

Раскрыта важная когнитивная роль моргания

Разработаны «умные» кроссовки, подсчитывающие шаги и калории

Разработаны очки, расширяющие зрение до инфракрасного диапазона

Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX