Американские инженеры из Северо-Западного университета (Northwestern University) представили прототип умных очков GlassTENG, который обходится без аккумулятора. Исходная идея строится на простой наблюдении: человек моргает от 14 до 20 раз в минуту, и вся энергия, затрачиваемая на это действие, в обычных условиях расходуется впустую. Исследователи решили использовать её для питания носимого гаджета, который отслеживает показатели здоровья прямо на лице пользователя, не требуя подзарядки и не меняя привычек человека.

Почему именно очки

«Лицо человека — настоящий кладезь информации о состоянии здоровья, поэтому обычные очки — идеальное носимое устройство», — объясняет руководитель проекта Ниведита Арора (Nivedita Arora). По её словам, существующие носимые трекеры обычно следят за частотой сердечных сокращений через запястье, но их приходится не забывать надевать и снимать для подзарядки. В основу концепции легло то, что примерно половина людей уже носит очки: их можно превратить в носимый гаджет без изменения образа жизни.

Как очки получают энергию

Источником питания служат не только моргание, но и мимические движения — улыбка, сжатие челюстей, поднятие бровей. За сбор энергии отвечают трибоэлектрические наногенераторы (TENG) — миниатюрные устройства, собирающие статическое электричество. Когда гибкий датчик касается кожи лица и отделяется от неё, происходит обмен электронами, создающий кратковременный электрический заряд. Датчики GlassTENG состоят из слоёв, которые при движении лица сжимаются и разжимаются, обеспечивая механическую энергию, необходимую для работы.

Три датчика и их задачи

На оправе размещены три датчика. Первый находится на переносице рядом с угловой артерией и следит за пульсом, морганием и движениями бровей; второй — на виске над поверхностной височной артерией — отслеживает пульс и активность челюсти; третий расположен ближе к уху и фиксирует жевательные движения и сжатие зубов. У каждого действия есть свой «электрический отпечаток»: пульс генерирует самое слабое напряжение — от 50 до 100 мВ, моргание и поднятие бровей — от 200 до 500 мВ, а интенсивные движения челюсти — до 1,5 В.

Точность и ограничения системы

Для проверки использовали алгоритм машинного обучения, анализировавший сигналы от 20 добровольцев. Точность определения действий составила 93,8 %: скрежет зубами распознавался в 99 % случаев, сжатие челюстей — в 96 %. Пульс проверяли отдельно у 10 участников в состоянии покоя, и при сравнении с нагрудным монитором средняя погрешность сенсора на очках составила 1,82 удара в минуту. Система несовершенна: она может путать разговор с приёмом пищи, поскольку в обоих случаях задействованы челюсть и височная мышца. Речь распознавалась правильно лишь в 55 % случаев, а в 37 % система принимала её за трапезу.

Перспективы

Собранные данные очки GlassTENG передают по Bluetooth на смартфон или планшет. Авторы проекта намерены сделать систему полностью автономной, что позволит гаджету работать без внешних источников питания и без необходимости периодической подзарядки, характерной для большинства носимых устройств.