可穿戴式传感器

一剪梅

英国物理学家霍金于2018年去世，生前他患有进展缓慢的肌萎缩侧索硬化症。疾病让霍金与人交流存在障碍，后来，他借助一个红外传感器进行交流，这一过程虽然有效，但要消耗一定时间，而且设备笨重，表达的准确性也不太理想。

来自美国麻省理工学院的研究小组正在设计一种可穿戴式传感器，让病人更自然地交流。

这是一种可拉伸、类似皮肤的装置。它可以附着在患者的脸上，测量患者抽搐或微笑等面部细微动作。这款一次性可穿戴式传感器不但柔软轻便，具备可塑性，而且能够以假乱真，因为它很薄，可以匹配任何肤色。借助它，患者将能够传达各种情感，包括“我爱你”或“我饿了”等。

这种传感器使用四重压电传感器，嵌在薄薄的硅胶片内。传感器由氮化铝制成，可以检测皮肤的机械变形，并将其转化为可以测量的电压。来自传感器的信息被发送到手持处理单元，处理单元使用研究人员设计的算法对其进行面部动作分析。

这项研究的目标之一是让肌萎缩侧索硬化症患者更容易与人沟通，而不需要笨重的设备。研究人员让受试者进行各種面部运动，并创建面部每个部位的应变图。应变图帮助研究人员确定在哪里可以找到正确的应变水平。研究人员说，基于这些可检测到的面部运动，可以创建与之相对应的短语或单词库。研究人员通过测量皮肤变形训练机器学习算法来区分微笑、张嘴和噘嘴。

研究人员在健康志愿者身上使用了一种叫作数字成像相关的方法，以便选择最佳位置来放置传感器。研究人员在被试者的脸上随机标注了黑白斑点，然后用多个摄像头拍摄下他们的面部动作，比如微笑、脸颊抽搐，或者读字母。所拍摄的图像由软件处理，从而实现对动作的解读。使用这个算法，研究人员为两个肌萎缩侧索硬化症患者测试了这些装置，结果显示它能准确区分微笑、张嘴和噘嘴等不同的面部表情。

传感器中使用的元件很容易大规模生产，研究人员计划用更多的病人来测试它。他们认为，除了帮助患者交流，该设备还可用于跟踪患者病情的进展或测量治疗效果。