Человеческие ткани однажды могут питать умные носимые устройства благодаря вычислениям на основе тела
Учёный из Японии обнаружил способ использовать человеческие мышцы для прогнозирования погоды и решения проблем, подобно компьютеру. Его ранние открытия могут повлиять на будущее носимых устройств и медицинских технологий.
Йо Кобаяси, исследователь из Университета Осаки, опубликовал исследование, показывающее, что мышечная ткань человека может обрабатывать информацию. Его исследование, опубликованное 20 марта в журнале IEEE Access, показало, что движения мышц могут поддерживать новый тип вычислений.
Человеческая ткань, используемая в новом типе вычислений
Метод основан на концепции, известной как резервуарные вычисления, «Человеческие мускулы». Данные в этой системе передаются через множество небольших взаимосвязанных блоков, которые по-разному преобразуют информацию.
Затем эти паттерны считываются для выявления важных сигналов или прогнозирования. Хотя обычно это делается с помощью компьютерного программного обеспечения, Кобаяси исследовал, как реальные материалы, в данном случае человеческие ткани, могут служить той же цели.
Движение мышц выявляет полезные паттерны
Кобаяси проверил эту идею, попросив добровольцев сгибать запястья под разными углами. Он использовал ультразвук, чтобы зафиксировать, как мышцы меняют форму при каждом движении. Эти изображения показали, что мышечная ткань реагирует сложным, многоуровневым образом, что позволяет ей сохранять и передавать информацию с течением времени.
Используя эти данные, он создал простую модель, чтобы показать, как мышечные движения могут способствовать решению задач. Система прошла стандартные тесты, что позволяет предположить, что ткани организма могут работать как физический инструмент для обработки данных.
Кобаяси сказал, что мышечная ткань реагирует не только прямолинейно. Она обладает свойствами памяти и реагирует по-разному в зависимости от прошлых движений. Это делает её полезной для интерпретации закономерностей.
Одна из аналогий, используемых для объяснения этого типа вычислений, — модель «ведро с водой». Представьте себе резервуары с водой, соединённые трубами. Когда вы наливаете воду в один резервуар, она не просто течёт по прямой, а движется сложным образом, со временем оказывая влияние на другие резервуары.
Эти изменения уровня воды имитируют движение информации в системе резервуаров. Кобаяси предполагает, что ткани человека ведут себя аналогичным образом.
Потенциальное применение в носимых устройствах и медицинских приборах
Поскольку мягкие ткани есть во всём теле, Кобаяси считает, что этот подход можно использовать в носимых устройствах. В будущем устройство может полагаться на то, что тело возьмёт на себя часть нагрузки, повышая скорость и эффективность. Он также видит потенциал в использовании в медицинских инструментах или машинах, которые тесно взаимодействуют с человеческим телом.
«В этом исследовании проводились только контрольные тесты, поэтому необходимо определить применимость фактического вычислительного процесса в будущих сценариях. Однако эти результаты открывают путь к успешному изучению динамики тканей человека в различных вычислительных задачах и приложениях», — сказал Кобаяси.
Помимо носимых устройств, исследователи считают, что человеческие мышцы могут помочь в прогнозировании сложных систем, таких как погода или цены на акции, просто на основе прошлых закономерностей.
Кобаяси говорит, что работа находится на ранней стадии, но она показывает, как естественные реакции организма могут помочь в создании более умных машин в ближайшие годы.