Розумні шкарпетки навчили розпізнавати пози з йоги

Матеріалознавці з Массачусетського технологічного інституту знайшли спосіб в'язати одночасно зі звичайних ниток та ниток із п'єзоелектриками та створили шкарпетки і килимок, які здатні розпізнати позу, у якій знаходиться людина. Вироби виявилися достатньо чутливими, щоб у майже 99 відсотках спроб вгадувати одну з 7 поз із йоги чи відстежувати виконання спортивних вправ на кшталт віджимання. Названий 3DKnITS прототип продемонструють на конференції IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, а сама робота доступна у репозиторії інституту.

Так розумний килимок бачить позу «орел». MIT Media Lab / YouTube

Так розумний килимок бачить позу «орел». MIT Media Lab / YouTube

Мотивовані тим, що більшість людських дій вимагають контакту частин тіла, наприклад, із одягом, група вчених з MIT Media Lab знайшла спосіб змусити тканину відчувати ці дії. Для цього знадобилася цифрова в'язальна машина, спеціальне волокно та нейромережа, яка за впливом на це волокно зможе визначати дії носія. Спеціальні нитки створені із трьох шарів: п'єзорезистивного, затисненого між двома електропровідними шарами. П'єзорезистивні волокна утворюють покриттям поліпіролом (polypyrrole) — електропровідним полімером, який здатен реагувати на деформацію електрозарядом, тобто проявляти п'єзоелектричні властивості.

Цей заряд отримають провідні шари тканини та передадуть на приймач, який також слід закріпити, наприклад, на нозі. Так навчене розпізнавати ці сигнали програмне забезпечення має всього 256 точок, які фіксують прикладений тиск.

Зв'язаний на в'язальній машині виріб, наприклад килим чи шкарпетки, із таких функціональних ниток разом зі звичайними здатен розпізнати із точністю у 99,6 відсотка розпізнавати спортивні вправи на кшталт ходьби, стрибків чи віджимання, а також у 98,7 відсотка випадків впізнає одну з 7 поз із йоги. Для цього згорткову нейронну мережу навчали на 22 хвилинах даних про фізичну активність добровольця, який виконував вправи. Свій спосіб масштабованого виготовлення таких розумних тканин вчені планують використати, наприклад, у спортивній медицині, ортопедії або навіть при відновленні після травм, адже так можна не просто класифікувати рухи, а і розпізнавати розподіл сили та особливості виконання вправ.

MIT Media Lab / YouTube 

П'єзоелектричний ефект хоча поки і не здатен забезпечити достатньо енергії, наприклад, для живлення якихось приладів, активно використовується інженерами як сенсор. Наприклад, роботу п'єзоелектрики допомогли отримати відчуття дотику.

Що вдягнути на себе розумного?

😴 Можна поспати на розумній подушці, яка постежить за якістю вашого сну і до того ж сама підзарядиться від крутіння вашої голови

🥵 Можна вдягнути розумну сорочку, яка охолодить вас на кілька градусів у спеку

🍽️ А розумна скатертина розпізнає все, що виклали на покритий нею стіл