Ученые разрабатывают смарт-кольцо для здравоохранения и расширенной реальности.
Группа исследователей из Школы электротехники и компьютерных наук штата Пенсильвания стремится обеспечить здравоохранение и расширенную реальность, которая включает в себя виртуальную, дополненную и смешанную реальность, с помощью своего интеллектуального сенсорного кольца OmniRing.
В кольце используются как датчики инерциального измерительного блока (IMU) , которые могут фиксировать местоположение, скорость и вращение пальцев, так и датчики фотоплетизмографии (PPG), которые используют инфракрасный свет для измерения объемных изменений в кровообращении. Датчики IMU используются для обнаружения и отслеживания движения пальцев, а датчики PPG используются для сбора и анализа показателей здоровья, таких как частота сердечных сокращений, уровень глюкозы и насыщение кислородом.
« Данные датчика предоставляют обширную информацию, позволяющую фиксировать стресс и настроение владельца и рекомендовать занятия по медитации и релаксации», — сказал доцент кафедры компьютерных наук и инженерии семьи Уормли в начале карьеры Махант Гауда. «В настоящее время мы изучаем более глубокие приложения на стыке датчиков, машинного обучения и пограничного Интернета вещей, чтобы расширить возможности того, что может быть достигнуто в удобном небольшом размере кольца».
Работа исследовательской группы «Одно кольцо, чтобы править ими всеми: платформа Smartring с открытым исходным кодом для аналитики движения пальцев и приложений для здравоохранения» недавно получила награду за лучшую статью в категории «Искусственный интеллект на границе Интернета вещей» на конкурсе Internet of Things Design. и Конференция по реализации.
В документе подробно рассказывается, что, в отличие от умных часов, OmniRing не имеет дисплея и поэтому может поддерживать более длительное время автономной работы. Это позволяет носить кольцо все время, в том числе во время сна и плавания, что позволяет кольцу улавливать более глубокие и интимные уровни сенсорной информации.
«Мы надеемся воплотить эту технологию в жизнь», — сказал Тайтинг Лу, аспирант и руководитель отдела аппаратного обеспечения OmniRing. «Поскольку у кольца может быть большой потенциал, чтобы помочь людям в будущем, мы не хотим ограничивать его лабораторией, а переносим его в реальный мир».
Для достижения этой цели исследовательская группа стала первой, кто разработал смарт-кольцо с дизайном с открытым исходным кодом, что означает, что они полностью раскрыли все детали своего оборудования, программного обеспечения и прошивки. Это позволит исследовательскому сообществу найти и разработать потенциально интересные варианты использования технологии.
Лу подчеркнул, что проект является результатом командной работы, и каждый участник играет решающую роль в воплощении технологии в жизнь. В исследовательскую группу входят, наряду с Гауда и Лу, докторанты Хао Чжоу, Илин Лю, Шицзя Чжан и Рунзе Лю.
«Мы видим важную роль OmniRing в будущем: люди смогут легко взаимодействовать со своими подключенными устройствами, используя движения рук», — сказал докторант и руководитель отдела машинного обучения OmniRing Хао Чжоу. «Личные данные о состоянии здоровья и эмоциях могут выборочно передаваться в режиме реального времени, позволяя окружающим устройствам интерпретировать информацию и реагировать соответствующим образом. Другими словами, наша цель — стремиться к тому, чтобы OmniRing оправдывал свое название».
По словам исследователей, в дополнение к здравоохранению и XR кольцо потенциально может обеспечить распознавание и перевод языка жестов за счет интеграции с другими датчиками.
Чтобы сделать это, лаборатория Гауда активно сотрудничает с Кеннетом ДеХааном, директором программы магистра искусств в области обучения языку жестов в Университете Галлодет в Вашингтоне, округ Колумбия, и членом сообщества глухих.
Лу объяснил, что его исследовательская группа и ДеХаан изучили проблемы, которые можно решить с помощью такой технологии. ДеХаан обратил внимание команды на одну распространенную ситуацию: «Часто в общественных местах, таких как, например, кофейня, бариста или официанты часто нетерпеливы, чтобы помочь, поскольку клиент записывает свой заказ, унижая клиента и его опыт покупок. Это вот почему мы хотим уравнять правила игры с помощью этой технологии».
Весной 2023 года Лу и его команда приняли участие в программе краткого курса Invent Penn State NSF I-Corps, которая помогает исследователям общаться с потенциальными клиентами и опрашивать их, чтобы узнать, какие потенциальные итерации следует внести в их технологию, а также как лучше всего представить и расскажите о технологии до выхода на рынок.
«Самое большое преимущество краткого курса в том, что он научил меня находить потребности или трудности клиентов», — сказал Лу. «Мы можем думать, что наш продукт лучший и может решить все эти проблемы, но реальность такова, что первое, что нам нужно сделать, это выслушать мнения партнеров и клиентов, а также сообщества, после чего мы сможем принять правильное решение о том, какой применение нашей технологии имеет наибольший смысл».
Команда OmniRing также приняла участие в 4-недельной программе Happy Valley LaunchBox при поддержке PNC Bank Idea TestLab, которая помогает любому, у кого есть идея, связаться с потенциальными клиентами, чтобы лучше определить проблему и потенциальное решение. Лу сказал, что у него и его команды также была возможность сотрудничать с Alert Heart, еще одним стартапом из Пенсильвании, который разрабатывает устройство, способное обнаруживать сердечные приступы по беспроводной сети и предупреждать опекунов.
«Я бы определенно порекомендовал краткий курс другим исследователям», — сказал Лу. «Это было бы хорошей отправной точкой, если бы у вас был продукт, финансирование исследований и прототип. Это дает вам большой опыт, и вы можете узнать, как перенести технологию из лаборатории в реальную жизнь».
По словам исследователей, прямо сейчас OmniRing был протестирован и способен обнаруживать трехмерные движения рук и пальцев. Следующим шагом для команды является программирование кольца для распознавания движений рук и пальцев, характерных для ASL, а также реализация функций здравоохранения, таких как мониторинг частоты сердечных сокращений и насыщения кислородом.
Исследовательская группа в настоящее время ищет возможности сотрудничества для исследований и коммерциализации и надеется принять участие в программе национальных команд NSF I-Corps этим летом, чтобы сузить свой рынок за счет дополнительных интервью с клиентами.
Исследование опубликовано в рамках 8-й конференции ACM/IEEE по проектированию и внедрению Интернета вещей.
Теги: IoT, VR, Новости Hi-Tech
