研究人员已经开发出了一种基于AI的智能鞋垫

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史蒂文斯理工学院的研究人员开发了一种由人工智能驱动的智能鞋垫，可以立即将任何鞋子变成便携式步态分析实验室。

这项工作发表于2020年1月《IEEE Transactions关于神经系统和康复工程的交易》，可为临床研究人员提供一种新的方法，准确测量运动障碍或肌肉骨骼损伤患者在生活环境中的行走功能，从而使临床研究人员受益。通过帮助运动员提高跑步技术，这项技术也能给运动员带来很大的进步。

史蒂文斯可穿戴机器人系统实验室的主要作者和主任达米亚诺扎诺托说：“从实用的角度来看，这是无价的。”“我们现在可以实时准确地分析一个人的步态。”

迈出第一步似乎很简单，但获取真实环境中人的步态的可靠信息仍然是研究人员面临的主要挑战。黄金标准的步态分析技术(如基于摄像头的运动捕捉系统和力板)价格昂贵，只能在实验室中使用，因此它们几乎无法洞察现实世界中人们的生活方式。智能鞋、豆荚和鞋垫等新兴可穿戴技术可以克服这一局限，但现有产品无法提供准确的步态数据。

Zanotto和他的团队在工作中表明，他们的智能鞋垫可以提供关于穿着者步幅长度、速度和力量的实时数据，比现有的踏板技术更精确，成本只是其中的一小部分。传统实验室设备。(Zanotto和他的团队正在寻求与SportSole相关的两项专利，几家公司和专业体育特许经营商正在密切关注团队的工作。)

该团队的SportSole技术使用加速度计和陀螺仪来监测它们在空间中的运动和方向，并使用一系列力传感器来检测足底压力，每秒可以捕获500个读数，这比智能计步器和其他可穿戴步态分析工具高出约5倍。

然而，真正的魔力发生在鞋子之外。可穿戴运动传感器本身就有噪音。为了克服这一挑战，Zanotto每秒钟将这500次测量减速到几个关键特征，然后将结果输入AI算法，可以快速提取精确到几个百分点的步态参数。

与其他AI步态分析工具相比，这是一个很大的改进，需要大量的计算和记录数据，以供未来分析。史蒂文斯系统效率更高，因此可以将其烘焙成能够进行实时步态分析的微控制器。

无论佩戴者是步行还是跑步，它都可以工作并产生准确的结果，而无需针对个人用户进行校准或定制。初步测试表明，SportSole甚至适用于3岁以下的儿童和患有前庭疾病的老年人，其步态模式与健康成人有很大不同。

这种一致的准确性令人印象深刻，因为大多数步态研究人员使用价格为1000美元或以上的高端传感器来减少误差。相比之下，赞诺托和他的团队使用价格约为100美元的现成传感器，并依靠人工智能提取可靠数据。赞诺托说：“我们正在以更低的成本获得相同或更好的结果，就扩展这项技术而言，这是一件大事。”

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