Умные часы научили считывать рисование стилусом по руке
Немецкие инженеры научили обычные умные часы распознавать движения магнитного стилуса по внешней стороне кисти и прикосновения к ней. Это делает управление интерфейсом на небольшом экране часов гораздо более удобным и позволяет использовать в интерфейсе даже мелкие элементы, присущие более крупным устройствам. Статья будет представлена на конференции CHI 2020.
Умные часы потенциально могут служить полноценной заменой смартфону, хотя бы на короткое время, например, на пробежке. Многие модели уже умеют самостоятельно звонить и получать уведомления, хранить музыку и воспроизводить ее через наушники, а также вызывать такси. Но несмотря на то, что в целом эти устройства уже весьма развиты и технологичны, у них по-прежнему остается общий недостаток: сложно сделать удобное управление на экране, размер которого сопоставим с размером пальца.
У исследователей в области человеко-компьютерного взаимодействия есть несколько интересных решений, причем самые заметные из них похожи друг на друга тем, что используют кожу возле часов в качестве большой области ввода, но делают это разным образом. Некоторые инженеры предлагают прикасаться к коже и считывать жесты с помощью датчика на часах, а две другие группы (1, 2) создали прототипы часов с проектором, выводящих интерфейс на руку и считывающих нажатия на него.
Группа немецких разработчиков из Ганноверского университета имени Лейбница под руководством Михаэля Роса (Michael Rohs) тоже предложила использовать руку в качестве сенсорной поверхности, но не для пальца, а для стилуса. Интересно, что в предыдущих подобных разработках использовались модифицированные или собранные «с нуля» умные часы, оснащенные новыми датчиками. Авторы новой статьи воспользовались уже имеющимся в умных часах магнитометром.
В самодельном стилусе установлен постоянный магнит, а также датчик прикосновения на конце, позволяющий определять контакт с кожей. Магнитометр в часах способен после калибровки определять положение магнита относительно часов. Тесты показали, что точность определения положения распределена неравномерно по поверхности руки: она зависит от положения магнита относительно часов и в самой удаленной точке рабочей зоны составляет шесть процентов.
Разработчики создали для часов графический редактор с множеством функций, управлять которыми можно с помощью стилуса. Авторы провели исследование на добровольцах, в котором им было необходимо нарисовать линии и символы с помощью стилуса и пальцем на экране. Исследование показало, что стилус позволяет рисовать те же объекты быстрее и более точно.
Из-за небольшого размера экрана у умных часов есть проблемы не только со вводом, но и с выводом. В качестве решения инженеры предлагают использовать уже упомянутые проекторы, а недавно другие инженеры из Германии предложили оснащать умные часы дополнительными экранами в ремешке.
Григорий Копиев
Мозгу пациентов навязывали гамма-ритм с помощью сенсорной стимуляции
Проведенные в США пилотные испытания на людях показали, что неинвазивное навязывание мозгу гамма-ритма с помощью света и звука безопасно и может подавлять процессы, связанные с развитием болезни Альцгеймера. Отчет о работе опубликован в журнале PLoS One. Болезнь Альцгеймера (самая частая причина деменции) — многофакторное заболевание, которое характеризуется накоплением в нервной ткани бета-амилоида и тау-белка, сопутствующими нарушениями клеточного метаболизма, снижением уровня ацетилхолина, воспалением и апоптозом. Помимо молекулярных изменений наблюдаются нарушения электрической активности нейрональных сетей мозга. В частности, они затрагивают осцилляции, соответствующие гамма-волнам (от 30 до более 100 герц) при электроэнцефалографии (ЭЭГ), которые связаны с когнитивными функциями и активностью крупномасштабных нейронных сетей. В 2016 году Лихуэй Цзай (Li-Huei Tsai) с коллегами из Массачусетсткого технологического института показали, что навязывание гамма-ритма мерцающим светом уменьшает накопление бета-амилоида и вызывает ответ глии у мышей с моделью болезни Альцгеймера, причем наибольший эффект дает частота 40 герц. Дальнейшие эксперименты показали, что подобное воздействие улучшает когнитивные способности у таких животных, а усиливает его добавление звуковых стимулов той же частоты. После нескольких уточняющих исследований новой методики, получившей название GENUS (Gamma ENtrainment Using Sensory stimulation, навязывание гамма-ритма сенсорной стимуляцией), Цзай с коллегами приступили к пилотным клиническим испытаниям на людях. В I фазе безопасность разовой кратковременной аудиовизуальной стимуляции с частотой 40 герц и ее способность навязывать мозгу заданный ритм проверили на 25 здоровых добровольцах, 16 человеках с умеренной деменцией из-за болезни Альцгеймера и двух пациентах с вживленными по причине эпилепсии внутричерепными электродами (они позволили проводить непосредственный мониторинг активности отделов мозга). Выяснилось, что такое воздействие эффективно захватывает ритм как областей коры (включая островковую долю и прямую извилину), так и подкорковых структур (гиппокампа и миндалевидных тел) без значимых побочных эффектов. Во IIA фазе приняли участие 15 пациентов с умеренной деменцией, предположительно вызванной болезнью Альцгеймера. Случайным образом их распределили в основную и контрольную группы. Для проведения GENUS добровольцам выдали для домашнего пользования планшеты iPad на белой светодиодной подложке, которая мерцает с частотой 40 герц; с ней синхронизирован звуковой генератор. Аналогичные устройства для контрольной группы испускали ровный свет и белый шум. Всех участников проинструктировали просматривать на планшете видео с включенной аудиовизуальной стимуляцией в течение примерно часа в день. Эксперимент планировали продолжать полгода, однако из-за эпидемии ковида его пришлось сократить до трех месяцев. Переносимость процедуры и приверженность к лечению оказались удовлетворительными в обеих группах. К концу исследования у получавших GENUS по сравнению с плацебо наблюдались менее выраженные расширение желудочков мозга и атрофия гиппокампа по данным МРТ и более высокая плотность функциональных связей в сети пассивного режима работы мозга и медиальной визуальной сети по данным функциональной МРТ. Кроме того, добровольцы из основной группы лучше справлялись с тестом на ассоциативную память и отличались более упорядоченным режимом дня по данным актиграфии. Статистически значимой разницы в когнитивных функциях между группами не наблюдалось, однако исследователи и не рассчитывали на изменения соответствующих показателей при относительно коротком курсе лечения. Цзай подчеркнула, что результаты пилотных исследований следует интерпретировать очень осторожно из-за небольшой выборки и малой продолжительности. Тем не менее, совместно с коллегой Эдом Бойденом (Ed Boyden) она основала компанию Cognito Therapeutics, которая инициировала более крупные мультицентровые испытания для оценки эффективности сенсорной стимуляции при болезни Альцгеймера. Нейродегенеративные заболевания, включая болезнь Альцгеймера, по своей природе многофакторны, из-за чего фармпрепараты с узконаправленным механизмом действия оказываются недостаточно эффективными и показывают противоречивые результаты в ходе испытаний — об этом можно почитать в блоге «В мире сложных решений: почему у нас нет лекарств от болезни Альцгеймера». Итальянским исследователям удалось обнаружить в обыкновенном хмеле (Humulus lupulus) набор веществ, которые действуют на разные патологические процессы, лежащие в основе подобных заболеваний, однако клиническую оценку их эффективности пока не проводили.