Человек моргает примерно 14–20 раз в минуту, и каждое такое движение — впустую растраченная энергия. Инженеры Северо-Западного университета (Northwestern University) нашли способ пустить эту энергию в дело и запитать от неё очки, которые следят за здоровьем и не нуждаются в батарее.
GlassTENG призван превратить обычную оправу в трекер здоровья без батареи. Фото: Northwestern University
Очки носит почти половина населения планеты. Поэтому технология, которая собирает данные о здоровье, опираясь на привычку более 4 миллиардов человек, убивает сразу двух зайцев. Добавьте к этому отсутствие батареи, которую нужно заряжать или менять по мере износа, — и перед вами почти идеальный носимый гаджет.
«Человеческое лицо — это золотая жила данных о здоровье, что делает обычные очки идеальным носимым устройством, — говорит возглавившая работу Ниведита Арора из Северо-Западного университета. — Обычно носимые устройства отслеживают показатели вроде пульса через запястье. Но о таких трекерах нужно помнить, надевать их и снимать для зарядки. Наша идея строится на том, что половина населения и так носит очки. Мы превращаем их в носимые устройства, не требуя от людей менять свои привычки и поведение».
Исследовательница Северо-Западного университета Ниведита Арора возглавила работу над GlassTENG. Фото: Northwestern University
Прототип назвали GlassTENG: он собирает энергию не только моргания, но и улыбок, сжатий челюсти и поднятия бровей. Его датчики считывают эти движения вместе с пульсом, чтобы отслеживать в том числе бруксизм (скрежет зубами), усталость и состояние сердечно-сосудистой системы.
Для этого исследователи использовали датчики — трибоэлектрические наногенераторы, или TENG. Это тонкие устройства, которые собирают статическое электричество — то самое, из-за которого воздушный шарик прилипает к волосам. Когда два разных материала (здесь это датчики и кожа лица) соприкасаются, а затем расходятся, они обмениваются электронами и порождают короткий электрический заряд. Гибкие датчики GlassTENG содержат слои, которые прижимаются друг к другу и расходятся при движениях лица, — именно это движение и даёт механическую энергию, необходимую для работы сенсоров.
На оправе разместили три датчика. Первый находится на переносице, рядом с угловой артерией, и улавливает пульс, моргание и движение бровей. Второй расположен на виске, над поверхностной височной артерией, и отслеживает пульс и работу челюсти. Третий ближе к уху — он фиксирует жевание и сжатие зубов.
Каждое действие оставляет собственный электрический отпечаток. Пульс — самый слабый из проверенных сигналов — давал от 50 до 100 милливольт. Моргание и поднятие бровей — от 200 до 500 милливольт, а сильные движения челюсти доходили до 1,5 вольта.
Каждое моргание и сжатие челюсти оставляет собственный электрический отпечаток. Фото: Northwestern University
Чтобы проверить результаты, алгоритм машинного обучения, обученный распознавать закономерности по примерам, проанализировал сигналы 20 добровольцев. Исследователи сообщают об общей точности 93,8% в определении того, что именно делал каждый человек. Стук зубов распознавался в 99% случаев, сжатие челюсти — в 96%. Пульс проверяли отдельно на 10 участниках, которые сидели в состоянии покоя: по сравнению с эталонным нагрудным кардиоремнём очки ошибались в среднем на 1,82 удара в минуту.
Система пока несовершенна. За ужином с беседой очки могут решить, что рот занят основным блюдом. Разговор правильно распознавался лишь в 55% случаев, а в 37% его принимали за приём пищи. Авторы объясняют это тем, что обе активности схожим образом двигают челюстью и задействуют височную мышцу.
Пока GlassTENG передаёт данные по Bluetooth на смартфон или планшет, но команда хочет избавиться от этой «привязи». «В долгосрочной перспективе мы хотим выполнять вычисления прямо на устройстве, — говорит Арора. — Если очки зафиксируют физиологическое событие, они смогут обработать его на месте, без батареи, и мгновенно дать обратную связь. Например, при сжатии челюсти они могли бы сразу напомнить человеку расслабить её. Думаю, это лишь вопрос времени, когда повседневные очки смогут следить за нашим здоровьем».
Работу представляют на этой неделе на симпозиуме UbiComp/ISWC 2026 в Шанхае.
