Göz Kapağındaki Yapay Zeka: Göz kırpmalarınız aracılığıyla sağlığınızı takip eden gözlükler

Penn araştırmacıları, göz kırpmayı takip eden yeni gözlükler ve yapay zeka geliştirerek yorgunluk, odaklanma ve göz sağlığı konusunda yeni bilgiler sunuyor.

Penn araştırmacıları, göz kırpmanızı izleyerek sıradan gözlüklerinizi akıllı ve enerji tasarruflu bir sağlık monitörüne dönüştüren çığır açıcı bir yapay zeka destekli cihaz geliştirdiler.

BlinkWise adlı cihaz, radyo sinyallerini kullanarak göz kapağı hareketlerini benzeri görülmemiş bir ayrıntıyla izliyor ve tüm bunları yaparken gizliliği koruyor ve minimum güç tüketiyor. Bu teknoloji, uzun mesafeli kamyon taşımacılığından günlük ofis işlerine kadar gerçek dünya koşullarında yorgunluk, zihinsel iş yükü ve gözle ilgili sağlık sorunlarını değerlendirmenin kapılarını açıyor.

Projenin baş araştırmacılarından biri olan Bilgisayar ve Bilişim Bilimi (CIS) alanında Yardımcı Doçent Mingmin Zhao “BlinkWise, düşük güç tüketen radyo dalgası algılama ve uç yapay zekayı bir araya getirdiği için mevcut 'akıllı' gözlüklerden daha az enerji, daha az alan ve daha az veriyle daha verimli bir şekilde algılama yapabiliyor ve gelişmiş sağlık izlemeyi doğrudan gözlükler üzerinden çalıştırabiliyor.” diyor

İlk uygulamalar sağlık ve güvenliğe odaklansa da, BlinkWise aynı zamanda yeni nesil akıllı gözlüklerin temelini de oluşturabilir. Zhao, "Gözlüklerin gerçekten 'akıllı' olması için sesli komutlara yanıt vermek ve fotoğraf çekmekten daha fazlasını yapmaları gerekiyor. Kullanıcıyı gerçekten anlamaları gerekiyor. BlinkWise bu yönde atılan ilk adım." diyor

Gözler: Sağlığa Açılan Bir Pencere

Ortalama bir insan günde 10.000'den fazla kez göz kırpar. Her göz kırpma, kişinin fizyolojik ve zihinsel durumunun bir parmak izini sunar ve yorgunluk, odaklanma, göz kuruluğu ve daha fazlası hakkında bilgi toplar.

Ancak mesele sadece kişinin göz kırpıp kırpmaması değil. Nasıl kırptığı da önemli. Araştırmacılar bu örüntüye göz kırpma dinamikleri adını veriyor: göz kırpma süresi, her göz kırpmanın tamlığı (tam veya kısmi) ve göz kapağının kapanma ve tekrar açılma zamanlaması gibi özellikler. Bu ayrıntılar, göz kapağının açık mı kapalı mı olduğunu kaydetmekten çok daha fazla bilgi sağlar.

Göz Hastalıkları II Araştırma Profesörü ve projenin bir işbirlikçisi Lama Al-Aswad, Irene Heinz Given ve John La Porte Given "Gözlerin ruha açılan pencere olduğu söylenir ancak göz kırpmak - ne sıklıkta, ne kadar tam, ne kadar uzun - aynı zamanda bize bedene ve beyne açılan bir pencere sunar." diyor

Örneğin, göz kapaklarının daha uzun süre kapalı kalması, ABD ekonomisine yılda 100 milyar dolardan fazla zarar veren trafik kazalarının önde gelen nedenlerinden biri olan uyuşukluğa işaret edebilir. Kısmi göz kırpmalarındaki artış, 16 milyondan fazla Amerikalıyı etkileyen kuru göz hastalığına işaret edebilir.

Al-Aswad "Göz kırpmak, günde binlerce kez düşünmeden yaptığımız bir şey ve sağlığımız hakkında çok şey yansıtıyor invaziv olmayan ve takibi kolay olduğu için göz kırpma analizi, kronik rahatsızlıkları yönetmek ve bilişsel değişiklikleri erken tespit etmek için güçlü bir araç olabilir." diyor.

Daha Hassas ve Taşınabilir Göz Kırpma Analizi

Bu göz kırpma dinamikleri milisaniyeler içinde gerçekleşir. Şimdiye kadar, göz kırpma dinamiklerini bu çözünürlükte izlemek için sabit, yüksek hızlı kameralar ve özel ekipmanlar gerekiyordu.

Ekibin MobiSys 2025'te sunduğu bir makalenin baş yazarı ve CIS doktora öğrencisi Dongyin Hu , "Önceki sistemler bir laboratuvar kurulumu gerektiriyordu," diyor. "BlinkWise gözlüğünüze takılıyor, böylece göz kırpmalarınızı her yerde takip edebiliyorsunuz."

BlinkWise, görüntü yakalamak yerine, göz kapağındaki en ufak hareketleri bile algılamak için radyo dalgalarını gözden yansıtır. Sistem, sinyali, gözü açık veya kapalı olarak sınıflandırmak yerine, göz kırpmayı gerçek zamanlı olarak modelleyen bir eğri olan "göz açıklığı puanı"na dönüştürür.

Bu milisaniye seviyesindeki hassasiyet, geleneksel sistemlere kıyasla büyük bir avantaj sağlıyor. Hu, "Kameralar genellikle saniyede 30 veya 60 kare hızında kayıt yapar; bu da göz kırpmayı tam olarak yakalamak için yeterli değildir," diye açıklıyor. "Radyo frekanslı sensörlerle saniyede binlerce kez örnekleme yapabiliyor, bu da çok daha detaylı analizlere olanak tanıyor."

Yüzünüze Uyan Yapay Zeka

BlinkWise'ı giyilebilir hale getirmek için ekibin önemli bir zorluğun üstesinden gelmesi gerekiyordu: Gelişmiş yapay zekâyı, minimum güç kullanarak küçük bir cihazda nasıl çalıştıracaklardı? BlinkWise, verileri bir akıllı telefona veya bulut sunucusuna göndermek yerine, her şeyi posta pulundan daha küçük bir çip üzerinde yerel olarak işliyor.

Araştırmacılar, radyo sinyallerini gerçek zamanlı olarak yorumlayabilen kompakt bir model oluşturmak için görüntü işleme ve makine öğrenimi tekniklerini uyarladılar. Bu süreçte, giyilebilir donanımın sıkı kısıtlamalarına ve sinyal akışının sürekliliğine uyacak şekilde tüm yapay zeka sürecini yeniden tasarladılar. Bu yeni yaklaşımlar, BlinkWise'ı olağanüstü derecede verimli hale getiriyor.

Penn Gömülü Hesaplama ve Entegre Sistemler Araştırma Merkezi ( PRECISE) Direktörü ve CIS'de Cecilia Fitler Moore Profesörü olan Insup Lee, "Akıllı gözlükler çok fazla şey yapmak zorunda, bu yüzden göz kırpma takibinin pili tüketmesini veya çok fazla işlem gücü harcamasını istemedik" diyor.

BlinkWise ise aksine, yalnızca küçük ve hedefli bir radyo dalgası sinyali üretir; bu da işlenmesi gereken daha az veri ve analiz etmek için gereken daha az enerji anlamına gelir. Lee, "Aslında, sistemimiz radar sinyalini işlemek için, kamera görüntülerini Wi-Fi üzerinden iletmekten daha az güç kullanır," diye ekliyor.

Gerçekten Akıllı Gözlüklere Doğru

BlinkWise'ın yorgunluk, göz kuruluğu ve zihinsel iş yükünü değerlendirmede halihazırda kullanışlı olduğunu belirten ekip, bunu yalnızca bir başlangıç ​​olarak görüyor.

Zhao, "Günümüzün akıllı gözlükleri fotoğraf çekebiliyor veya ses çalabiliyor, ancak kullanıcıyı tam olarak anlamıyor," diyor. "BlinkWise gibi cihazların, yalnızca sesli komutlarınıza değil, bilişsel durumunuza da yanıt veren gözlüklere doğru atılan ilk adım olduğuna inanıyoruz."

Gözlükler, saatlere veya telefonlara göre benzersiz bir avantaj da sunuyor: doğrudan gözlerin önüne yerleştirilerek zihinsel ve fiziksel durumların ön sıradan izlenmesini sağlıyor. Hu, "BlinkWise'ı sadece bir sağlık monitörü olarak değil, aynı zamanda gerçekten akıllı gözlükler için bir yapı taşı olarak görüyoruz," diyor.

Kaynak:  www.eurekalert.org