Crean una zapatilla con inteligencia artificial que analiza la marcha y genera energía al caminar
Ingenieros de la Universidad Rutgers desarrollaron una zapatilla que genera electricidad con cada pisada y utiliza inteligencia artificial para analizar el movimiento. El prototipo distinguió cuatro actividades con una precisión del 95,4 %, aunque todavía no fue probado en pacientes ni está preparado para diagnosticar enfermedades.}
Ingenieros de la Universidad Rutgers desarrollaron una zapatilla deportiva capaz de producir electricidad con cada pisada y analizar la forma de caminar mediante inteligencia artificial. El dispositivo aprovecha el movimiento del pie para funcionar sin una batería recargable.
La propuesta busca facilitar el estudio de la marcha humana fuera de clínicas y laboratorios, mediante registros obtenidos mientras una persona realiza sus actividades cotidianas.
La investigación, publicada en Science Advances, permitió distinguir caminar lentamente, caminar rápido, correr y subir escaleras con una precisión del 95,4 %. Las pruebas se realizaron con cuatro voluntarios jóvenes y sanos.
Cómo transforma las pisadas en electricidad
Los componentes electrónicos están ubicados en el talón del calzado, donde aprovechan la presión y el roce que se producen al apoyar el pie.
El mecanismo utiliza el efecto triboeléctrico, un fenómeno relacionado con la electricidad estática que aparece cuando determinados materiales entran en contacto y luego se separan. Así, la energía del movimiento se transforma en electricidad.
Sin embargo, las pisadas generan pulsos eléctricos irregulares, que no pueden alimentar directamente los sensores y el procesador. Para resolverlo, los investigadores diseñaron un circuito que convierte esa energía en una corriente adecuada para el sistema.
Según el comunicado de la universidad, el circuito permitió obtener hasta 120 veces más energía útil que un método convencional.
El movimiento aporta energía y datos al mismo tiempo
El profesor Simiao Niu, del Departamento de Ingeniería Biomédica de Rutgers, explicó que caminar o correr produce energía biomecánica que puede aprovecharse para alimentar el dispositivo.
El calzado reúne dos elementos necesarios para este seguimiento: la información sobre el movimiento y la energía para registrarla. Cuando una persona está sentada, deja de generar esa energía, pero tampoco está realizando una actividad que requiera analizar su marcha.
Durante las pruebas de laboratorio, incluso una caminata lenta produjo la electricidad necesaria para mantener activo el sistema. El consumo conjunto del sensor y el programa fue de 86 microvatios.
La inteligencia artificial funciona dentro de la zapatilla
El prototipo incorpora un acelerómetro, un sensor que mide el movimiento del pie en tres direcciones. Un pequeño procesador analiza esos registros mediante un programa de inteligencia artificial capaz de identificar patrones.
El sistema clasifica cada tramo de 15 segundos en una de las cuatro actividades evaluadas: caminar despacio, caminar rápido, correr o subir escaleras.
Todo el análisis se realiza dentro del calzado, sin enviar constantemente la información a un teléfono, una computadora o un servidor. Evitar esa transmisión permanente reduce la electricidad necesaria para funcionar.
Esta combinación de procesamiento local y generación de energía busca superar una limitación de los dispositivos portátiles actuales: la necesidad de recargarlos periódicamente.
Un programa más pequeño y eficiente
Uno de los principales desafíos fue adaptar la inteligencia artificial a la memoria limitada del procesador instalado en la zapatilla.
La primera versión del programa examinaba 21 características del movimiento y alcanzaba una precisión del 98,1 %, pero requería más capacidad de la disponible.
Los investigadores comprobaron que las variaciones del movimiento en las tres direcciones concentraban gran parte de la información útil. A partir de ese resultado, simplificaron el programa.
La nueva versión mantuvo una precisión del 95,4 %, funcionó cerca de 15 veces más rápido y utilizó aproximadamente una sexta parte de la corriente que necesitaba el modelo inicial..
Las pruebas todavía no incluyen a pacientes
Los resultados corresponden únicamente a cuatro participantes sanos de entre 23 y 26 años. El sistema fue entrenado y evaluado con las cuatro actividades previstas en la investigación.
Todavía no se ha probado en adultos mayores, personas con trastornos del movimiento ni pacientes en rehabilitación. Por eso, el estudio no permite establecer cómo funcionaría en esas poblaciones.
Tampoco demuestra que el calzado pueda diagnosticar enfermedades, anticipar caídas o determinar la eficacia de un tratamiento. Antes de considerar esos usos, serán necesarios nuevos desarrollos y pruebas clínicas.
Un diseño que podría ampliarse a otras mediciones
La Universidad Rutgers señaló que, con más investigación, el diseño podría adaptarse para registrar actividad cardíaca, señales químicas del organismo u otros indicadores de salud. Ninguna de esas funciones formó parte de las pruebas actuales.
Fuying Dong, estudiante de doctorado en Ingeniería Biomédica y primera autora del estudio, destacó que el desarrollo exigió coordinar todos los componentes del calzado.
El trabajo muestra una forma de integrar sensores, inteligencia artificial y generación de energía en un mismo dispositivo. Su posible aplicación médica dependerá de las próximas investigaciones y de la evaluación en condiciones más amplias.
Fuente: Infobae
