Разработан высокотехнологичный пластырь для безошибочного распознавания эмоций

Говорить одно, а чувствовать другое — это часть человеческой природы, но подавление эмоций может привести к серьезным психологическим последствиям, такие как тревожность или панические атаки. Чтобы помочь медицинским работникам различать истинные эмоции, в Университете Пенсильвании (Penn State) разработали эластичный перезаряжаемый стикер, который может определять реальные эмоции — измеряя такие показатели, как температура кожи и частота сердечных сокращений, — даже если человек сохраняет невозмутимое выражение лица. Новинка в виде носимого пластыря представлена в журнале Nano Letters.

«Это новый и усовершенствованный способ определения эмоций путем одновременного измерения множества телесных сигналов. Опора только на мимику для понимания эмоций может быть обманчива. Люди часто не показывают визуально, что на самом деле чувствуют, поэтому мы объединили анализ мимики с другими важными физиологическими сигналами, что в конечном итоге приведет к лучшему мониторингу и поддержке психического здоровья», — рассказал доцент машиностроения Хуанью «Ларри» Чэн из Penn State.

Пластырь отслеживает ряд физиологических реакций, таких как температура кожи, влажность, частота сердечных сокращений и уровень кислорода в крови, которые связаны с эмоциональным состоянием. Важно, что датчики устройства работают независимо, сводя к минимуму взаимовлияние измерений.

Устройство сочетает анализ телесных сигналов с данными о мимике, чтобы лучше отличать настоящие эмоции от наигранных. Затем оно передает данные в реальном времени на мобильные устройства и в облако, где врачи могут использовать их для более точной оценки состояния пациентов дистанционно. При этом устройство не записывает личную информацию, только сигналы, что защищает конфиденциальность пользователей.

«Эта технология может помочь людям, которые борются с психическими проблемами, но, возможно, не до конца честны с окружающими или даже с самими собой», — пояснил аспирант Penn State Янбо Юань.

Собранные данные также могут помочь преодолеть культурные или социальные различия, из-за которых человек может казаться более сдержанным или, наоборот, экспрессивным, добавил Чэн: «Отслеживая эти сигналы, можно раньше выявлять такие проблемы, как тревога или депрессия».

Пластырь сделан из тонких гибких полосок из платины и золота волнообразной формы, сохраняющих чувствительность даже при растяжении. В датчиках использованы материалы, меняющие электрический ток в зависимости от температуры, и углеродные нанотрубки для измерения влажности.

Сенсоры размещены так, чтобы не мешать друг другу. Например, под датчиками температуры и влажности находится жесткий слой, защищающий их от растяжения, а водонепроницаемый слой оберегает их от влаги.

Для анализа данных пластыря адаптировали модель искусственного интеллекта, научив ее распознавать признаки настоящих и наигранных эмоций на восьми человеках, демонстрировавших шесть основных эмоций. Результатом стало доведение точности различения реальных чувств и неуклюжего актерства до 96,28%.

Устройство проверили в эксперименте, участники которого смотрели видео, вызывающие эмоциональные реакции. Пластырь определял эмоции с точностью 88,83%, подтверждая известные связи между эмоциями и физиологическими реакциями, например, повышение температуры кожи и частоты сердечных сокращений при удивлении или гневе.

Чэн прочит разработке большие перспективы в телемедицине: «Этот датчик может сыграть ключевую роль в улучшении доступа к медицинской помощи. Учитывая растущий уровень стресса в современном обществе, возможность мониторинга эмоций может выявлять ранние признаки серьезных состояний и позволять оказывать упреждающую поддержку».

Кроме того, пластырь поможет врачам в определении состояния пациентов, лишенных дара речи, например, в деменции или при передозировке опиоидами. Дальнейшее усовершенствование технлогии расширит ее применение за пределы здравоохранения — например, в большой спорт.

«Хотя устройство еще находится в стадии разработки, это значительный шаг вперед в нашей способности отслеживать и понимать человеческие эмоции, что может открыть путь к более активному и персонализированному подходу в психиатрической помощи», — заключил Чэн.