Умные очки могут превратиться в новый класс носимой электроники, которая практически не зависит от обычных батарей. Инженеры создали прототип GlassTENG со сверхтонкими сенсорами, способными превращать моргание, движение челюсти и даже сердцебиение в электрические сигналы. При этом сама система потребляет всего несколько микроватт энергии, передает inbusiness.kz со ссылкой на earth.com.
Разработку представила команда Северо-Западного университета (Northwestern University) во главе с доцентом кафедры электротехники и компьютерных наук Ниведитой Арора. Исследовательница специализируется на автономной электронике и руководит университетской лабораторией VAK Embodied Systems Lab.
Главная идея проекта заключается в том, чтобы использовать очки как постоянно носимый медицинский и фитнес-гаджет. В отличие от фитнес-браслета, который человек может снять на ночь или для зарядки, очки многие пользователи надевают утром и носят практически весь день.
"Человеческое лицо — настоящая сокровищница данных о здоровье, что делает повседневные очки идеальной носимой платформой", — сказала Арора.
По ее словам, примерно половина населения уже носит очки. Поэтому исследователи предлагают превратить их в полноценные носимые устройства, не заставляя людей менять привычный образ жизни и поведение.
Прототип GlassTENG был представлен 15 октября на конференции UbiComp/ISWC 2026 в Шанхае. Пока речь идет исключительно о лабораторной разработке. В испытаниях приняли участие 20 добровольцев.
В основе технологии лежит трибоэлектрический эффект — явление, знакомое по обычному статическому электричеству. Если два разных материала соприкасаются, а затем расходятся, между ними происходит перемещение электронов, в результате чего возникает небольшой электрический заряд.
Каждый сенсор GlassTENG представляет собой чрезвычайно тонкую конструкцию из двух пленок. Одна изготовлена из мягкого эластичного силикона, другая — из тонкого пластика. Обе поверхности покрыты серебром толщиной около 150 нанометров — это в сотни раз тоньше человеческого волоса.
Когда под сенсором сокращается мышца или проходит пульсовая волна по артерии, слои прижимаются друг к другу. После ослабления давления они расходятся, создавая небольшое электрическое напряжение.
"Когда слои соприкасаются и разделяются, они создают небольшое напряжение. Это означает, что само движение, которое мы измеряем, обеспечивает механическую энергию, необходимую для его обнаружения. Другими словами, моргание помогает питать сенсор, который регистрирует это моргание", — объяснила Арора.
В конструкции использовались три сенсора. Первый разместили на носовой перемычке, рядом с артерией возле внутреннего уголка глаза. Он способен фиксировать пульс, сильные моргания и поднятие бровей.
Второй сенсор установили на небольшой дополнительной дужке, которая опускается от оправы к виску. Он регистрирует сжатие челюсти, постукивание зубами и жевательные движения.
Третий сенсор встроили непосредственно в дужку очков над ухом, в области жевательной мышцы. Естественного давления оправы на кожу оказалось достаточно, чтобы удерживать сенсор в контакте с телом.
Сигналы, возникающие при разных движениях, заметно отличаются по мощности. Пульс создавал напряжение примерно от 50 до 100 милливольт. Моргание и поднятие бровей давали от 200 до 500 милливольт, а интенсивные движения челюсти могли достигать 1,5 вольта.
"Эти различия придают различным движениям лица собственные узнаваемые электрические характеристики", — отметила Арора.
В эксперименте участвовали 11 женщин и девять мужчин. Половина добровольцев регулярно носила очки. Каждый участник проходил 30-минутную сессию, во время которой выполнял различные действия: сильно моргал, поднимал брови, сжимал зубы, постукивал ими друг о друга, ел и разговаривал.
Для обучения компьютерной системы использовались данные 19 участников. После этого алгоритм должен был определить действия человека, сигналы которого он прежде не видел. Такой тест повторили для каждого добровольца.
Общая точность распознавания достигла 93,8%. Моргания и постукивание зубами программа определяла примерно в 99% случаев, а сжатие челюсти — в 96%.
Самой сложной задачей оказалось распознавание речи. Правильно определить разговор система смогла только в 55% случаев. Еще в 37% случаев она принимала разговор за прием пищи. Причина заключается в том, что во время разговора и жевания челюсть совершает схожие движения.
Помимо распознавания лицевых и челюстных движений, GlassTENG удалось использовать для контроля частоты сердцебиения. Десять добровольцев в течение пяти минут сидели неподвижно, одновременно надевая нагрудный ремень, который использовался как эталонный прибор для измерения пульса.
Среднее расхождение между показаниями очков и нагрудного датчика составило всего 1,82 удара в минуту.
Одним из ключевых преимуществ системы стало чрезвычайно низкое энергопотребление. Многие медицинские сенсоры для умных очков используют световые элементы или электроды и требуют мощности в милливаттах, то есть тысячах микроватт.
Схема считывания одного сенсора GlassTENG потребляет всего 1,36 микроватта. Все три сенсора вместе используют около 4,1 микроватта.
Исследователи также рассчитали, насколько такая система может повлиять на срок работы небольшой батареи, питающей базовый маломощный чип. Если добавить обычный оптический сенсор для измерения пульса, продолжительность работы батареи сократится на 1,6–9,8 часа. Три сенсора GlassTENG сокращают этот показатель менее чем на полминуты.
По словам соавтора исследования Набиля Альшурафы, доцента профилактической медицины Северо-Западного университета, разработка может иметь более широкое применение, чем простое измерение физиологических параметров.
"Одна из самых интересных возможностей заключается в использовании этой технологии для превращения бессознательных действий в возможности для осмысленного поведения", — сказал он.
Например, система потенциально сможет автоматически замечать, что человек постоянно сжимает челюсть, и реагировать на это непосредственно во время события.
Однако до полностью автономных очков еще предстоит пройти несколько этапов. Во время нынешних испытаний GlassTENG не был полностью независимым от внешней электроники. Отдельная печатная плата считывала сигналы сенсоров и записывала информацию на карту памяти, после чего данные анализировались исследователями.
В будущем ученые намерены объединить сенсоры с ультраэкономичным вычислительным чипом и научить устройство работать исключительно на энергии, которую оно собирает непосредственно от движений человека.
"Если бы устройство обнаруживало физиологическое событие, оно могло бы использовать встроенный интеллект без батареи и обеспечивать немедленную обратную связь. Например, если бы оно обнаруживало сжатие челюсти, то могло бы сразу предупредить пользователя, чтобы тот расслабил ее", — пояснила Арора.
При этом исследователи признают, что нынешние результаты пока нельзя напрямую переносить на повседневную жизнь. Все эксперименты проводились в лаборатории, причем добровольцы выполняли каждое действие отдельно и по заданию.
В дальнейшем ученые хотят провести более масштабное исследование в условиях обычного дня, когда человек одновременно разговаривает, ест, двигается и выполняет другие действия. Это должно помочь улучшить распознавание похожих движений, в частности, отделить разговор от приема пищи.
Еще одно направление работы — упрощение конструкции. Дополнительную дужку в районе виска планируется убрать, поскольку сенсор над ухом способен регистрировать многие из тех же сигналов.
Интерес исследователей вызывает и отношение самих пользователей к такой технологии. Добровольцы, которые уже постоянно носили очки, оценили вероятность ежедневного использования GlassTENG, в среднем, на 5,4 балла из 7. У участников, которые обычно не носили очки, показатель оказался значительно ниже — 3,5 балла.
Это означает, что удобство и привычность устройства могут стать не менее важными факторами, чем технические характеристики.
Пока GlassTENG остается лабораторным прототипом, однако сама концепция показывает направление развития носимой электроники: вместо увеличения емкости батарей инженеры пытаются снизить энергопотребление и одновременно получать небольшое количество энергии непосредственно из движений человеческого тела.
Если дальнейшие испытания подтвердят надежность технологии, подобные очки в перспективе смогут одновременно отслеживать физиологические показатели, распознавать движения лица и обеспечивать пользователя обратной связью практически без заметного расхода энергии.
Полное исследование опубликовано в материалах ISWC ’26 — Proceedings of the 2026 ACM International Symposium on Wearable Computers.
Читайте по теме:
Легкость пены и прочность полимера: российские ученые создали новый композит
