W ostatnich latach inteligentne zegarki i urządzenia do mierzenia podstawowych danych dotyczących zdrowia stały się codziennością. Urządzenia te pozwalają nam na coraz dokładniejsze śledzenie swoich postępów podczas ćwiczeń, ale również na komunikację albo uzyskanie większej świadomości na temat swoich emocji i zdrowia psychicznego, dokonując pomiaru lęku i stresu. Obserwując rozwój technologii wearables możemy spekulować, że przyczyni się ona do poprawienia ogólnego stanu zdrowia i samopoczucia u osób, które w swoim życiu mogą być narażone na wysoki stres.

Historia

Może nam się wydawać, że technologie wearable są dość młodym odkryciem, jednak były one w użyciu już w XVI wieku. Oczywiście rozumienie terminu wearable technology zmieniło się na przestrzeni lat, kiedyś wystarczało, aby obiekt był wystarczająco mały aby możliwe było noszenie go na sobie, tak jak na przykład zegarek lub okulary. Jednak w obecnych czasach określane są tak przedmioty, które zawierają w sobie procesory i połączenie z Internetem. W odróżnieniu do telefonów i komputerów urządzenia te muszą być odpowiednio dostosowane do użytkowania. Ich forma musi być znacznie mniejsza, aby z łatwością można było używać ich podczas noszenia. Ich części składowe muszą być znacznie mniejsze, ale działać równie dobrze, co te stosowane w większych urządzeniach oraz muszą posiadać odpowiednia baterie, która będzie wystarczała na długi czas użytkowania. Z racji tego, że te urządzenia zazwyczaj towarzyszą nam codziennie istotną ich częścią jest również wygląd i design, który musi być pożądany przez klientów. 

Pierwsze kroki

• lata 60 – zegarek z kalkulatorem – Casio, telesphore mask – Morton Herlig stworzył pierwszy montowany na głowie wyświetlacz, film 3d i dźwięk
• 2006-2013 – fitbit, google glass
• 2014 – przełomowy rok – opaski do aktywności fizycznej, inteligentne zegarki, zestawy do VR

Rozpoczynając od lat 60 XX wieku, urządzeniami wearable można było nazwać znany większości zegarek z kalkulatorem “Casio” oraz mniej znany zestaw do oglądania filmów 3D i odtwarzania dźwięku – Telesphore mask – stworzony przez Mortona Herliga (WEB1). Bardziej zaawansowane technologia weszła w życie na przełomie lat 2006 i 2013 gdzie swój pierwszy debiut miała opaska fitbit do mierzenia kroków i tętna oraz Google Glass, produkt, który niestety spotkał się z porażką, z powodu problemów z prywatnością, bezpieczeństwem i wpływem na zdrowie. Najbardziej przełomowym rokiem dla technologii wearables był rok 2014, podczas którego nastąpiło rozpowszechnienie pomysłów jak i przekonanie użytkowników do urządzeń cały czas wzrastało. W obecnych czasach technologie wearables mogą być używane również w dziedzinach medycznych. Przez to, że społeczeństwo zaczyna przywiązywać znacznie większą wagę do samopoczucia i zdrowia psychicznego powstają nowe urządzenia, które monitorują stany emocjonalne użytkownika oraz pomagają podjąć odpowiednie działania w celu poprawienia samopoczucia. Powstają też rozwiązania pomagające w komunikacji niewerbalnej, których zadaniem jest wizualnie pokazać emocje jakie odczuwa osoba z trudnościami w komunikacji. Takie rozwiązania stają się coraz mniej kosztowne i bardziej dostępne dla większości społeczeństwa co można uznać za ogromny plus.

Jak działają urządzenia wearable

Wearable technology napędzane są mikroprocesorami mają możliwość wysyłania i odbierania danych do innych urządzeń i do chmury. Urządzenia ubieralne składają się z różnego rodzaju sensorów monitorujących zmiany fizjologiczne:

• tętno
• reakcje skórne
• temperatura
• ECG – czynność elektryczna serca

• PPG – zmiany w przepływie krwi 
• EEG – czynność elektryczna w mózgu
• RSP – częstość oddechów

Większość urządzeń zawiera algorytmy oparte na uczeniu maszynowym składającym się z przetwarzania sygnału, który zawiera dwa stany 

1.  pre-processing → wstępne przetwarzanie czyli usunięcie informacji nie związanych z wzorcem emocjonalnym, usuwanie wartości odstających
2.  feature extraction → przetwarzanie danych na system numeryczny, aby można je było analizować nie tracąc przy tym oryginalnego zestawu danych

Następnie na tych danych opiera się uczenie algorytmu i tworzenie modelu emocji. 

Na podstawie jednego z urządzeń (Upmood watch), którego celem jest monitorowanie stanu psychicznego. Działanie można przedstawić w następujący sposób. Na początek zbierane są bardzo duże ilości danych oraz odnalezienia w nich korelacji do odpowiednich emocji. pomiar biometryczny rytmu serca jest wykorzystywany do śledzenia i monitorowania emocji, mierzy się czynność serca zbierając pomiary odstępu P-P, wykorzystuje się różne czujniki, tutaj np. czujnik PPG (wykrywa zmiany w objętości krwi krążącej blisko powierzchni skóry) – fotopletyzmograf- który rejestruje aktywność elektryczna w żyłach. Czynność serca następnie jest obliczana przy pomocy kalkulatora -heart rate variability – dane przesyłane są zazwyczaj do innego urządzenia np. telefonu za pomocą bluetooth. Następnie dane są kategoryzowane i analizowane i przypisywane do odpowiednich emocji, dane nie są analizowane w izolacji, ale brane są pod uwagę również wcześniejsze pomiary dotyczące emocji, stresu o tętna. (WEB2)

Zastosowania w teraźniejszości

Wraz ze wzrostem funkcjonalności, a co za tym idzie popularności urządzeń do noszenia, ich rynek stale się powiększa. W 2021 roku, dzięki rozwojowi technologii 5G na rynek wypuszczono 533 miliony urządzeń, a w przyszłości spodziewany jest jeszcze większy wzrost, ponieważ rynek urządzeń do noszenia wciąż jest daleki od osiągnięcia punktu nasycenia.

Zgodnie z prognozami, w 2022 roku użytkownicy na całym świecie mają wydać ponad 90 miliardów dolarów amerykańskich na wszelkiego rodzaju technologie ubieralne. Najpopularniejszymi produktami na rynku (czyli tymi, które najbardziej przyczyniają się do jego wzrostu) są smartwatche, wyświetlacze nagłowne (head-mounted displays) i urządzenia noszone na uchu (ear-worn devices). Poza tym rynek urządzeń do noszenia obejmuje również opaski na rękę (wristbands, smart bands), inteligentną odzież (smart clothing) i plastry (smart patches).

Smartwatche

Urządzenia, których nikomu nie trzeba przedstawiać, ale zrobię to dla formalności i zachowania pełności przekazu. 

Są to zegarki z funkcjami telefonu komórkowego – można z nich dzwonić, pisać SMSy, płacić, robić zdjęcia, pobierać aplikacje… a dodatkowo mierzą też puls, kroki i prędkość. 

Ear-worn wearables

Należą do nich takie urządzenia jak słuchawki bezprzewodowe zdolne do włączania inteligentnych asystentów za pomocą naciśnięcia przycisku lub wykrywania określonych słów (AirPods, Beats headphones, Google Pixel Buds, Bose QC35II). 

Head-mounted displays

To komputery noszone na głowie, zwykle w postaci hełmu lub gogli. Są zaprojektowane w taki sposób, by monitor znajdował się przed oczami użytkownika niezależnie od ruchów jego oczu i głowy. Przykładem takich urządzeń są okulary VR (np. Meta Quest Pro czy PlayStation VR 2) lub okulary o rozszerzonej rzeczywistości (np. wyżej wspomniane Google Glass lub Canon MReal System).

W większości urządzeń znajdują się dwa wyświetlacze, po jednym na oko, co zapewnia poczucie głębi obrazu.

Smart patches

Są to wszelkiego rodzaju plastro-podobne sensory używane w sektorze medycznym. Dzięki możliwości mierzenia parametrów fizjologicznych, takich jak puls, mogą służyć do opieki medycznej. Obecne trendy wskazują na rozwój funkcjonalności w połączeniu z poprawą komfortu noszenia i miniaturyzacją jak również zrównoważone, długotrwałe użytkowanie.

Smart clothing

Czyli ubrania zawierające urządzenie elektroniczne zaprojektowane do komunikacji z innymi urządzeniami (np. ze smartfonem) i z ciałem użytkownika. Zbierają one dane biometryczne takie jak temperatura ciała czy tętno. Większość z nich wykonana jest z zaawansowanych tekstyliów (electronic textiles, smart textiles, e-textiles), w które wplecione są obwody, czujniki i sprzęt zapewniający inteligentną funkcjonalność.

STATYSTYKI

• Największą kategorią na rynku są teraz urządzenia noszone na uszach, na które użytkownicy w 2022 roku mają wydać 44 miliardy dolarów
• Około 40% respondentów ze Stanów Zjednoczonych zadeklarowało, że ich gospodarstwo domowe posiada urządzenia do noszenia
• Około 40% respondentów z Chin stwierdziło, że osobiście korzysta z technologii ubieralnych. 

Wearables a emocje

Wszystkie decyzje, które podejmujemy, są początkowo kierowane uczuciami, po czym są uzasadniane rozumem lub logiką. Emocje mogą być uważane za naszą słabość czy za pewnego rodzaju esencję bycia człowiekiem. Niezależnie od tego, jak je postrzegamy, ze względu na naszą wrażliwość, są one bezsprzecznie łatwą i wygodną drogą do wpłynięcia na nasze decyzje i zachowania. 

Prognozowano, że w 2022 roku już 10% urządzeń osobistych będzie wyposażone w funkcje sztucznej inteligencji związanej z emocjami (czy to wbudowanej, czy przy użyciu chmury) – dla porównania w 2018 roku było to mniej niż 1% urządzeń.

Inżynieria emocji – emotion engineering – ma obejmować głębszą analizę  pozytywnych neuroprzekaźników wpływających na nasz nastrój, sen, zachowanie, reakcje i decyzje takich jak dopamina, oksytocyna, serotonina i endorfiny. Pojawia się pytanie czy możemy wprowadzić któreś z tych substancji do naszego organizmu, dzięki czemu pobudzimy uczucie szczęścia, co z kolei pomoże nam podejmować lepsze decyzje? Zadają je sobie nie tylko naukowcy, ale również technologiczni giganci, którzy już poszukują odpowiedzi na to, w jaki sposób monitorować poziom tych neuroprzekaźników. 

Jeszcze nie tak dawno ludzie byliby w szoku, gdyby ktoś powiedział im, że za 10 czy 15 lat będą mieli wyświetlający wiadomości tekstowe zegarek mierzący ich cykl snu. Ale czy przy dzisiejszym poziomie rozwoju technologicznego dalej ciężko nam będzie sobie wyobrazić, że ten sam zegarek może za niedługo zacząć pełnić rolę przenośnego psychologa? Działający bez przerwy, stale analizujący jak dana osoba się czuje i wykrywający wszelkie emocje, sugerujący jak załagodzić te negatywne i jak przedłużyć lub odtworzyć pozytywne. Np. po wykryciu stresu mogą połączyć się z naszym telefonem i słuchawkami, by puścić spokojną muzykę, która pomoże nam się uspokoić.

Kolejnym krokiem po odczytywaniu emocji byłoby powstanie swojego rodzaju trenera społecznego przewidującego emocje za pomocą sztucznej inteligencji i big data. Mógłby on dostarczać porady odnośnie tego, co zrobić, aby lepiej zrozumieć siebie. 

Integracja technologii ubieralnych z aplikacjami mobilnymi i platformami social media mogłaby pomóc użytkownikom wyrobić pozytywne nawyki emocjonalne. Niosłoby to za sobą wiele korzyści, zwłaszcza dla osób mających problemy z rozpoznawaniem, wyrażaniem lub komunikowaniem emocji. Takie działanie może też jednak umożliwić firmom zbyt dużą kontrolę nad dobrostanem i zdrowiem psychicznym społeczeństwa. 

Chimeryczna odzież

Ubrania same w sobie służą do wyrażania siebie i reprezentują osobę w jakiś określony sposób. Pomimo różnych kompozycji tekstur, kolorów i fasonów odzież nadal pozostaje statyczna w ekspresji. W świecie szybkich zmian projektanci dążą do stworzenia odzieży, która w sposób płynny i nieprzerwany będzie zbierać informacje i pomagać w komunikacji. Odzież może zawierać wyświetlacze tekstylne albo zawierać diody LED, czujniki oraz zaimplementowane ultra cienkie głośniki . Komponenty pobierają dane wejściowe i wytwarzają informacje, które mogą być dźwiękowe, wizualne, dotykowe lub kombinacją tych trzech.

Chimeryczna odzież jest jednym z najwcześniejszych przykładów takiej odzieży. Nosząc czujnik na ramieniu, który zbiera informacje na temat ruchu, temperatury i oddychania wyświetla się trójwymiarowa grafika na wyświetlaczu. Emocje przedstawione są tu jako abstrakcyjne komunikaty wizualne. 

“Buebelle” od firmy Philips Design to sukienka składająca się z dwóch warstw, wewnętrzna ma czujniki biometryczne, zewnętrzna przedstawia te zamiany za pomocą zmieniającego się światła. 

Przyszłość technologii wearable

Smart tattoos, czyli jak Microsoft wychodzi naprzeciw problemom zrównoważonego rozwoju i marnotrawstwa materiałów

Tatuaże smart zostały zainspirowane biotatuażami (czyli takimi, które w założeniu mają utrzymywać się na skórze od 2 do 5 lat). Koncepcja ta została przeniesiona na przestrzeń urządzeń do noszenia poprzez rozszerzenie jej o funkcje wykrywania i uruchamiania [różnych rzeczy]. Microsoft wskazuje na dwie motywacje całego projektu:

• umożliwienie każdemu samodzielnego zaprojektowania designu i funkcjonalności według własnych potrzeb
• promowanie bardziej zrównoważonego sposobu myślenia o technologiach ubieralnych 

Tradycyjne technologie ubieralne są drogie ze względu na koszty produkcji, zużywają wiele materiałów i szybko stają się odpadami. 

Interaktywne tatuaże, sterowane za pomocą dotyku, mogą wysyłać sygnały do dowolnego urządzenia przy użyciu Bluetooth. Można je wycinać laserowo w dowolne kształty i nakładać je na niemalże każdą powierzchnię. 

“This is about getting people interested in controlling their technologies. The smart tattoos project is framed around giving people the tools to do cool things on their bodies and be able to personalise their electronics, make them reflect their own personalities.”

Jonathan Lester, Principal Electrical Engineer at Microsoft Research

Microsoft mierzy się teraz z problemem trwałości – trudno jest stworzyć coś, co będzie bezpieczne, solidne i odpowiednio wytrzymałe będąc równocześnie biokompatybilne. 

Rozwój w wearable technologies w opiece zdrowotnej

Antykoncepcja

Naukowcy z Georgia Institute of Technology opracowali prototyp środków antykoncepcyjnych ukrytych w biżuterii. Idea ta opiera się na małych plastrach antykoncepcyjnych, które mieszczą się pod zatyczką do kolczyka, zegarkiem czy naszyjnikiem typu choker i mogą zapewnić tydzień ochrony przed zapłodnieniem. 

Implantables

Urządzenia mające kontakty z ciałem użytkownika od wewnątrz, np. produkowane przez zbankrutowaną firmę Proteus tabletki monitorujące ciśnienie krwi i inne wskaźniki. Po połknięciu tabletki, użytkownicy nosili zewnętrzne urządzenie, aby łatwo monitorować dane generowane z wnętrza ciała. W przyszłości takim urządzeniem monitorującym może stać się tatuaż smart.

(NIE)etyczny dresscode

Nowe rodzaje technologii ubieralnych spowodują nowe problemy logistyczne w wytycznych dotyczących bezpieczeństwa, dlatego firmy oraz rządy powinny śledzić rynek i odpowiednio aktualizować swoje protokoły bezpieczeństwa. Przykładowo powinno się dostosować wytyczne dotyczące dresscodu z uwzględnieniem smart clothing. W obecnych czasach regulacje dotyczące etyki urządzeń ubieralnych takich jak prywatność, bezpieczeństwo, udostępnianie i pozwolenia na zbieranie informacji nie są wystarczające. Bardzo szybkie tempo postępu technologicznego jak i multidyscyplinarny charakter badań nad technologiami ubieralnymi są przyczyną rozbieżności reguł etycznych.

 

Literatura

1. GALBRAITH, ML (2003) Systemy wbudowane do komputerowego projektowania mody, praca magisterska, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, USA
2. Mura, G. (2008). Wearable technologies for emotion communication.
3. Saganowski, S., Dutkowiak, A., Dziadek, A., Dzieżyc, M., Komoszyńska, J., Michalska, W., … & Kazienko, P. (2020, March). Emotion recognition using wearables: A systematic literature review-work-in-progress. In 2020 IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications Workshops (PerCom Workshops) (pp. 1-6). IEEE.
4. WEB 1: The Advanced Technology Behind Understanding Your Emotions https://upmood.com/HowItWorks
5. WEB 2: The History of Wearable Technology https://www.condecosoftware.com/blog/the-history-of-wearable-technology/
6. WEB 3: Smart Tattoos https://www.microsoft.com/en-us/research/project/smart-tattoos/
7. WEB 4: Want Another Option for Birth Control? How About Contraceptive Jewelry https://www.healthline.com/health-news/would-you-wear-contraceptive-jewelry
8. WEB 5: Wearables – statistics & facts https://www.statista.com/topics/1556/wearable-technology/#topicOverview
9. WEB 6: What If Wearable Technologies Can Track Our Emotions? https://www.forbes.com/sites/forbestechcouncil/2019/01/02/what-if-wearable-technologies-can-track-our-emotions/?sh=13610a52590c
10. WEB 7: 6 Different Types of Wearable Technology You Must Know Right Now https://www.42gears.com/blog/6-wearable-technologies-you-must-know-right-now/