Умная одежда с поддержкой искусственного интеллекта регистрирует позу и упражнения

Исследователи из Корнеллского университета разработали новый тип «умной» одежды, которая может отслеживать осанку и режим тренировок человека, но выглядит, носится и стирается как обычная рубашка.

Новая технология под названием SeamFit использует гибкие проводящие нити, вшитые в горловину, рукава и боковые швы стандартной футболки с короткими рукавами. Пользователю не нужно вручную регистрировать свою тренировку, потому что система искусственного интеллекта распознаёт движения, определяет упражнение и подсчитывает повторения. После этого пользователь просто вынимает плату из выреза на спине и бросает вспотевшую футболку в стиральную машину.

Команда разработчиков считает, что SeamFit может быть полезна спортсменам, любителям фитнеса и пациентам, проходящим физиотерапию.

По словам Кэтрин Ю, аспирантки в области информационных наук и ведущего исследователя проекта, большая часть существующей одежды для отслеживания движений тела является тесной и ограничивающей или оснащена громоздкими датчиками.

«Нам было интересно, как можно сделать одежду стильной, не делая её громоздкой или непригодной для использования, — сказала Ю. — И сделать её практичной, чтобы люди могли относиться к ней так же, как к обычной одежде».

В качестве альтернативы спортсмены могут использовать фитнес-трекеры, например смарт-часы или кольца, но это дополнительные устройства, которые люди могут не захотеть носить во время тренировок, и они не могут отслеживать движения всего тела.

«Не все готовы попробовать новый носимый форм-фактор, но люди будут носить одежду, — сказал соавтор Ченг Чжан, доцент кафедры информационных наук в Корнеллском колледже вычислительной техники и информационных наук имени Энн С. Бауэрс. — Мы предлагаем очень удобный форм-фактор, который всегда с вами».

Их исследование «SeamFit: практичная умная одежда для автоматического отслеживания тренировок» опубликовано в марте в сборнике статей ACM по интерактивным, мобильным, носимым и повсеместным технологиям и будет представлено на конференции UbiComp/ISWC 2025 в октябре в Эспоо, Финляндия.

В большинстве вещей массового производства есть швы, которые, как догадалась Ю, можно использовать для создания удобной и доступной по цене смарт-одежды. Она сшила три рубашки SeamFit — маленького, среднего и большого размера — на домашней швейной машинке, прикрепив токопроводящие нити поверх швов. Три размера позволяли пользователям выбирать более свободную или более плотную посадку, но усложняли процесс интерпретации движений каждого пользователя.

Чтобы проверить эффективность футболок, команда набрала 15 добровольцев, которые выполнили серию из 14 упражнений, включая выпады, подъёмы корпуса и сгибания рук на бицепс, в футболках SeamFit. Без какой-либо калибровки или обучения для каждого пользователя модель SeamFit классифицировала упражнения с точностью 93,4% и успешно подсчитывала повторения с погрешностью в среднем менее одного.

SeamFit работает благодаря тому, что, когда люди занимаются спортом, ёмкость нитей — их способность накапливать заряд — меняется по мере того, как нити двигаются, деформируются и взаимодействуют с человеческим телом. Плата, расположенная на задней части футболки, измеряет ёмкость и передаёт её через Bluetooth-соединение на компьютер. Затем специализированная, облегчённая система обработки сигналов и машинного обучения расшифровывает движения.

После тренировок Ю постирала и высушила рубашки дома.

Этот проект — новая версия SeamPose, предыдущей разработки, которая отслеживала положение тела с помощью проводящих нитей в восьми швах футболки с длинным рукавом.

Команда разработчиков предполагает, что такой тип незаметной смарт-одежды может быть особенно полезен для спортсменов, которые записывают свои тренировки, и для физиотерапевтов, которые следят за прогрессом пациентов дома.

В более широком смысле этот тип технологий может помочь во взаимодействии человека и ИИ, поскольку, отслеживая движения и действия человека, ИИ может лучше понимать, когда нужно взаимодействовать, а когда ждать, например, когда человек ест или спит.

Лаборатория интеллектуальных компьютерных интерфейсов для будущих взаимодействий (SciFi) под руководством Чжана занимается разработкой новых носимых сенсорных систем на базе ИИ, которые позволят ИИ понимать действия и намерения людей в повседневной жизни и оказывать поддержку при необходимости.

«Хотя в этой статье продемонстрирован подход к созданию простой одежды, мы считаем, что его можно легко адаптировать для широкого спектра одежды и использовать сложные схемы швов в современной спортивной одежде», — сказал соавтор статьи Франсуа Гимбретьер, профессор информатики в Корнеллском университете Бауэрс и на факультете дизайна и технологий.

Чтобы создать SeamFit, Ю организовала в лаборатории «маленькую швейную фабрику». Однако в настоящее время она изучает, как можно масштабировать производственный процесс с помощью промышленных швейных машин, которые шьют и делают швы, используя три или четыре нити одновременно, и более прочных проводящих нитей.

«Просто заменив одну нить в этом массовом производственном процессе, можно легко сделать так, чтобы вся одежда стала «умной» и могла отслеживать движения, — сказала Ю. — Я представляю, как однажды вы откроете свой шкаф и не увидите разницы между «умной» и «неумной» одеждой».

Источник: Tech Xplore