Инженеры создали «умный» ботинок для анализа походки с точностью 95,4%
Инженеры создали «умный» ботинок для анализа походки с точностью 95,4% Инженеры из Ратгерского университета (США) разработали «умный» ботинок, который автоматически анализирует походку человека. Технология в перспективе может помочь наблюдать за пациентами с болезнью Паркинсона, травмами спинного мозга, черепно-мозговыми травмами и другими двигательными нарушениями. Прототип анализирует движение с точностью 95,4%, одновременно считает шаги и оценивает сожженные калории. Исследование под руководством Симао Ню опубликовано в Science Advances. Главная особенность ботинка в том, что он питается энергией от шагов владельца и не требует аккумулятора для подзарядки. Устройство в подошве вырабатывает электричество за счет давления и трения при каждом шаге. Электричество поступает неравномерными импульсами, которые электроника не может использовать напрямую, поэтому исследователи создали схему управления питанием, повышающую полезную энергию до 120 раз по сравнению с обычным методом. По словам Ню, ходьба одновременно производит информацию, которую нужно анализировать, и энергию для этого анализа. Искусственный интеллект работает прямо внутри ботинка. Акселерометр измеряет движение стопы по трем осям, а миниатюрный процессор классифицирует каждый 15-секундный сегмент как медленную ходьбу, быструю ходьбу, бег или подъем по лестнице, выводя результат на экран. Такой подход, известный как edge AI, требует значительно меньше энергии, поскольку сырые данные не отправляются постоянно на телефон или в облако. Первоначальная модель анализировала 21 характеристику движения и достигала точности 98,1%, но не помещалась в память процессора. Уменьшенная версия показала 95,4% точности, работая примерно в 15 раз быстрее и потребляя около одной шестой тока. Датчик и алгоритм вместе потребляют 86 микроватт, и даже медленная ходьба генерирует достаточно электричества для работы системы. Алгоритм обучали и тестировали только на данных четырех здоровых добровольцев в возрасте от 23 до 26 лет, поэтому пожилые люди, пациенты с двигательными нарушениями и проходящие реабилитацию пока не проверялись. При дальнейшей разработке и клинических испытаниях подобные ботинки смогут оценивать риск падений, выявлять необычные паттерны ходьбы или отслеживать восстановление после травм головного и спинного мозга. Конструкцию также можно адаптировать для мониторинга сердечной активности и биохимических сигналов.