صنع علماء نظارات تولّد الكهرباء بمجرد رمشة عين

هذا المقال نُشر لأول مرة على موقع جيمفا جيمفا: أخبار، نقد وتقييم الألعاب، السينما، الأفلام والمسلسلات، ضمن الرابط: صنع علماء نظارات تولّد الكهرباء بمجرد رمشة عين. تتعرف النظارة الذكية الجديدة على أنشطة الجسم بالاستفادة من طاقة حركات الوجه. وفي قلب هذه التقنية، توجد ثلاث قطع رقيقة للغاية تُعرف باسم مولدات النانو ثلاثية الكهرباء الاحتكاكية (TENG). وبالرغم من تعقيد اسم هذه التقنية، فإن أساس عملها ظاهرة مألوفة يع

تتعرف النظارات الذكية الجديدة على أنشطة الجسم من خلال طاقة حركات الوجه.

يوجد في قلب تقنية هذه النظارات الجديدة ثلاث قطع رفيعة جدًا تسمى المولدات النانوية الكهربائية الاحتكاكية (TENG). على الرغم من الاسم المعقد لهذه التقنية، إلا أن أساس عملها هو ظاهرة مألوفة، وهي الكهرباء الساكنة.

أي شخص قام بفرك بالون في شعره أو مداعبة قطة في يوم شتوي جاف قد شهد التأثير الكهربائي الاحتكاكي. عندما تتلامس مادتان مختلفتان ثم تنفصلان، يمكن نقل الإلكترونات من مادة إلى أخرى، مما يؤدي إلى شحنة كهربائية قصيرة العمر.

تستفيد تقنية GlassTENG من هذه الظاهرة البسيطة. يتكون كل مستشعر مرن من عدة طبقات من المواد التي يتم ضغطها معًا بشكل متكرر ثم يتم فصلها استجابةً لحركات الوجه. على سبيل المثال، عندما ترمش، يؤدي الضغط الناتج إلى تنشيط أحد أجهزة الاستشعار. يؤدي الضغط على الفك إلى تنشيط مستشعر آخر. وحتى الضغط الخفيف الناتج عن مرور الدم عبر الشريان يكفي لتنشيط هذه المستشعرات.

قال أرورا عن كيفية عمل هذه التكنولوجيا:

عندما تتلامس الطبقات ثم تنفصل، فإنها تنتج جهدًا كهربائيًا صغيرًا جدًا. وتعني هذه الميزة أن نفس الحركة التي يتم قياسها توفر أيضًا الطاقة الميكانيكية اللازمة لاكتشافها. بمعنى آخر، يساعد الوميض على توفير الطاقة للمستشعر المسؤول عن اكتشاف نفس الوميض.

ثلاثة أجهزة استشعار لتسجيل إشارات مختلفة

ولجمع أكبر قدر ممكن من المعلومات، قام أرورا وفريقه البحثي بوضع ثلاثة أجهزة استشعار في نقاط استراتيجية على إطار النظارات. يتم تثبيت المستشعر الأول على جسر الأنف وبالقرب من الشريان الزاوي والعضلات حول العينين. يمكن لهذا المستشعر اكتشاف حركات النبض والوميض والحاجب. يقع المستشعر الثاني بالقرب من الصدغ ويسجل التغييرات المتعلقة بالشريان الصدغي السطحي وحركات الفك. يتم تثبيت المستشعر الثالث بالقرب من الأذن ويكتشف الحركات الناتجة عن المضغ والضغط على الأسنان.

توفر هذه المستشعرات الثلاثة معًا إمكانية اكتشاف حركات الوجه من نقاط مختلفة. كما أنها حساسة للقوى ذات الشدة المختلفة. أنتج النبض الشرياني، الذي كان أضعف قوة تم فحصها في هذه الدراسة، إشارات كهربائية بجهد يتراوح بين حوالي 50 إلى 100 مللي فولت. أدى الوميض ورفع الحاجب إلى إنتاج إشارات في نطاق تقريبي يتراوح بين 200 إلى 500 مللي فولت. كما أن حركات الفك القوية، بما في ذلك المضغ والضغط على الأسنان، أنتجت أيضًا إشارات بجهد يصل إلى 1.5 فولت.

وقال أرورا عن أهمية الاختلاف في هذه الإشارات:

هذه الاختلافات تجعل كل نشاط للوجه له نمطه الكهربائي الخاص الذي يمكن تحديده.

في اختبار هذه التقنية، قام 20 مشاركًا بستة أنشطة مختلفة أثناء ارتداء نظارات زجاجية محكمة: الرمش، رفع الحواجب، الضغط على أسنانهم معًا، النقر على أسنانهم معًا، تناول الطعام والتحدث. بعد ذلك، وباستخدام خوارزميات التعلم الآلي، قامت مجموعة البحث بتحليل أنماط الإشارات الكهربائية لتحديد نوع النشاط الذي يقوم به كل شخص. وحقق النظام دقة بلغت 93.8% في تحديد هذه الأنشطة الستة.

تخيل لو أن النظارات يمكنها اكتشاف انقباض الفك وتذكير الشخص بلطف بإرخاء عضلاته؛ أو عند تناول الطعام، حدد هذا النشاط وشجع الشخص على الاهتمام أكثر بعاداته الغذائية. من خلال الجمع بين مراقبة حالة القلب والأوعية الدموية واكتشاف السلوك في نظام استهلاك منخفض جدًا، يوفر Glasstang إمكانية التحقق من العلاقة بين الحالة الفسيولوجية للجسم والسلوكيات اليومية. يمكن لهذه التكنولوجيا أيضًا أن تمهد الطريق لتقديم حلول مخصصة في اللحظات التي تكون فيها هذه التدخلات أكثر فائدة للفرد.