Apple работи върху технологии, които биха могли да превърнат бъдещите AirPods в нещо повече от просто слушалки: устройства, способни да записват и интерпретират определени електрически сигнали от мозъка от самото ухо. Това не е непосредствена научна фантастика, а е линия на изследване, която в средносрочен или дългосрочен план би могла да промени начина, по който разбираме дигиталното здраве.
Зад тази идея не стои един-единствен проект, а комбинация от научни изследвания, съвременни техники на изкуствен интелект, приложен към електроенцефалографски (ЕЕГ) сигнали и заявки за патенти, свързани с измерването на биосигнали от ушния канал. Въпреки че днес няма обявен търговски продукт, документите, публикувани от компанията, предлагат доста ясни насоки за това накъде биха могли да се насочат нещата.
Опитът на Apple да дешифрира ЕЕГ без човешки анотации
Един от крайъгълните камъни на тази потенциална еволюция на AirPods е проучване, в което изследователи на Apple представят метод за модел на изкуствен интелект, който да учи... времева структура на мозъчната електрическа активност без да се разчита на експерти за ръчно етикетиране на данните. Този подход се фокусира върху използването на големи обеми от сурови ЕЕГ записи.
Методът, наречен като PARS (Двойно относително изместване по въздух)Това попада в категорията на самоконтролираното обучение. Вместо да инструктира системата кои фрагменти съответстват на всеки етап от съня или епилептичен припадък, моделът получава произволно извлечени двойки сегменти на ЕЕГ сигнала и трябва да познае времевото изместване между тях.
Като принуждава изкуствения интелект да реши този „пъзел“ с относителни позиции, PARS кара модела постепенно да улавя глобален състав на невронните сигнали във времетоотвъд прости локални модели. По този начин се получават полезни вътрешни представяния, които след това могат да бъдат използвани повторно за клинични задачи, като например класификация на стадиите на съня или откриване на гърчове.
Според публикуваните резултати, трансформатори, предварително обучени с PARS съответства на или надминава резултатите на други стратегии за самоконтролирано обучение в три от четири теста с различни ЕЕГ набори от данни. Това предполага, че моделът не само „запълва празнините“ в сигнала, но и разбира дългосрочните връзки между различните точки на мозъчната активност.
Един от най-интересните аспекти на изследването е, че то включва записи, направени със системи за ЕЕГ на ухотоТоест, измерванията се вземат от ухото, вместо от скалпа. Този вариант е много по-дискретен и удобен и се вписва идеално в идеята за интегрирането му в устройства като AirPods.
От лабораторията до ухото: защо ЕЕГ на ухото е подходящ за AirPods
Сред наборите от данни, използвани за оценка на PARS, е EESM17 (Ear-EEG Sleep Monitoring 2017), който събира нощни записи с... преносима ЕЕГ система за ухо многоканален, комбиниран с традиционна ЕЕГ на скалпа. Този тип хардуер демонстрира, че е възможно да се получи релевантна мозъчна информация от ухото.
Аурикуларната ЕЕГ използва електроди, поставени вътре или около външното ухо. Въпреки че сигналите са малко по-слаби и по-шумни от тези, записани директно върху главата, те все пак се отразяват независимо. клинично полезни аспекти, като например етапите на съня или определени модели, свързани с епилептични припадъци. Очевидната полза е, че устройството е по-малко обемисто и много по-дискретно.
В контекста на Apple, компанията добавя здравни сензори към своите устройства от години: ЕКГ на Apple Watch, измервания на кислород в кръвта, усъвършенстван пулс И, по-скоро, сензори като фотоплетизмографа (PPG) в слушалките. Следващата стъпка, според изследвания и патенти, би била да се проучи възможността за наблюдение на мозъчната активност от ухото.
Идеята за бъдещ модел AirPods, включващ ЕЕГ сензори, не изглежда толкова пресилена, като се има предвид, че широко използван форматКомбинацията от широко възприет формат, като например безжични слушалки, с нови медицински или уелнес възможности би могла да се впише добре в стратегията за дигитално здраве, която Apple насърчава от години.
Наред с научното проучване на PARS, бяха идентифицирани и други фактори. документи за интелектуална собственост които описват по доста конкретен начин как тези сензори биха могли да бъдат внедрени в устройство за масовия потребител.
Патентът, който сочи към AirPods със сензори за биосигнали
През 2023 г. Apple подаде патентна заявка за... "Преносимо електронно устройство за измерване на биосигнали" от ухото на потребителя. Въпреки че текстът не споменава изрично AirPods, илюстрациите и описанията доста напомнят за формата на слушалките за поставяне в ушите.
Патентът показва, че мозъчната активност може да се измерва не само с електроди на скалпа, но и с... електроди, поставени вътре или около външното ухоТози втори вариант предлага ясни предимства: по-малка видимост на сензорите, по-голям комфорт за потребителя и по-голяма мобилност в сравнение с традиционните клинични системи с проводими ленти и гелове.
Самият документ обаче признава, че за да се постигне точно измерване с предсърдно ЕЕГ устройство, може да е необходимо персонализирайте прилягането към ухото на всеки човек. Области като конхата, ушния канал или трагуса се различават значително от човек на човек, което затруднява един-единствен дизайн да гарантира оптимално разположение на електродите във всички случаи.
За да се заобиколи това ограничение, патентът предлага система, в която слушалките биха се интегрирали повече сензори, отколкото е строго необходиморазпределени около върховете на ушите. След това модел с изкуствен интелект би идентифицирал, измежду всички тези електроди, кои предлагат най-добро качество на сигнала въз основа на показатели като импеданс, ниво на шум и качество на контакт с кожата.
Устройството би комбинирало сигналите от различните точки на измерване, присвоявайки различно тегло на всеки електрод и по този начин генерирайки оптимизирани „слити“ мозъчни вълниСъщият патент дори включва жестове за докосване или натискане на слушалката, за да се стартира или спре улавянето на биосигнали, в допълнение към няколко дизайнерски алтернативи за адаптиране към различни уши.
Как системата може да работи в бъдещите AirPods
Свързването на частите от пъзела – методът PARS, ушната ЕЕГ и патентът – предполага вероятен сценарий на работа за слушалки с възможности за четене на мозъчни сигнали. AirPods биха интегрирали биоелектрични електроди и сензори във вътрешната обвивка, в зоните, които осъществяват контакт със слуховия канал и външното ухо.
Тези сензори биха регистрирали малки вариации в електрическия потенциал, свързани с невронната активност и други близки биосигнали, като например мускулна активност или пулс на кръвния обемВграден чип във всяка слушалка би обработвал предварително сигнала, сегментирал го на зони и прилагал основни филтри, за да намали част от шума. регулирайте силата на звука на ефектите.
След това данните ще бъдат предавани безжично към iPhone, iPad или Apple Watch, където по-сложен модел на изкуствен интелект – вероятно базиран на подходи, подобни на PARS – ще анализира информацията. Благодарение на самоконтролирано предварително обучение, системата би могла... разпознаване на модели на сън или откриване на аномалии без да е необходимо невролог да етикетира всеки запис предварително.
Сред потенциалните приложения, споменати в документите, са наблюдение на фазите на съня, откриване на гърчове или неврологични нарушения, както и проследяване на други здравни показатели, свързани с нервната система и кръвообращението. Приложенията за [неясно - евентуално „индивидуални“ или „медицински“] също не се изключват. задачи за концентрация, състояние на бдителност или предотвратяване на умора.
При ежедневна употреба потребителят няма да е нужно да прави много повече от това да си сложи слушалките, както обикновено. Системата може да работи във фонов режим, като се активира ръчно с жест (например, Функция за слушане на живо) или по график – например, през нощта – за записване на дейността и след това показване на нейното показване обобщени доклади за качеството на почивката или евентуални инциденти.
Предимства и ограничения на измерването на мозъка от ухото
Изборът на ухото като точка на измерване не е случаен. На практика, системата за ушна ЕЕГ предлага Видимостта е силно намалена в сравнение с традиционните ЕЕГ слушалки, нещо, което в Европа би могло да улесни ежедневната им употреба както в домашна среда, така и в обществени пространства, без да привлича внимание.
Освен това, слушалките са аксесоар, който много хора вече използват ежедневно, което отваря вратата към чести и надлъжни измервания без да е необходимо лекарско посещение за всеки запис. Това може да бъде особено полезно за тези, които се подлагат на неврологично лечение или трябва редовно да следят съня си.
Това обаче не са всички предимства. по-слаби и по-шумни сигнали които се събират в ухото, изискват прилагането на много по-взискателни стратегии за обработка, като например превключване между режими за контрол на шума на вашите AirPodsЕжедневни дейности като говорене, дъвчене или упражнения могат да въведат артефакти, които изкривяват четенето.
Прилягането на самата слушалка също играе роля: лека промяна в позицията може да промени качеството на контакт с кожата и следователно точността на измерването. Решаването на тези проблеми изисква комбиниране на Много внимателен ергономичен дизайн с алгоритми за компенсация на шума и непрекъснато калибриране.
От клинична гледна точка е вероятно, поне в начална фаза, този тип устройство да бъде по-близо до общ мониторинг и общото проследяване на официалната медицинска диагноза. В Европа всяка стъпка към регулирана употреба за здравни цели би включвала надзор от органи като Европейската агенция по лекарствата (EMA) или националните агенции за здравни продукти.
Последици за неприкосновеността на личния живот и регулирането в Европа
Отвъд техническите предизвикателства, възможността слушалките да отчитат мозъчната активност отваря важен дебат за... поверителност, сигурност на данните и регулации, особено актуално в Европейския съюз, където Общият регламент относно защитата на данните (GDPR) е особено строг.
ЕЕГ записите могат да разкрият изключително чувствителна информация: модели на сън, състояния на будност, възможни неврологични разстройства или дори в бъдеще... косвени показатели за нивото на грижитеВсичко това попада изцяло в категорията на здравните данни, които GDPR защитава по засилен начин и за които изисква ясни правни основания и изрично съгласие.
В този контекст, компания като Apple би трябвало да гарантира, че силно криптиране на биосигнали както при транспортиране, така и в покой, както и прозрачни механизми, така че потребителят да знае какво се измерва, с каква цел и за колко време се съхраняват данните. Контролът върху изтриването и преносимостта на информацията също би бил от ключово значение.
Друг чувствителен момент е потенциалната граница между потребителски продукт и регулирано медицинско устройство. Ако бъдещите AirPods с ЕЕГ сензори бъдат предлагани на пазара като инструмент за общо благополучие – например за измерване на качеството на съня – те ще следват различен регулаторен път от устройство, предназначено за диагностика или лечение на заболявания, което би изисквало [специфични регулации]. официални клинични оценки и специфични сертификати.
Европейските регулатори вече проявиха интерес към разширяването на дигиталното здравеопазване и носимите устройства. Всеки напредък в четенето на мозъчни сигнали от слушалки вероятно ще принуди... преглед и уточняване на регулаторните рамкиза да се предотврати изпреварването на иновациите с гаранциите за гражданите.
Текущо състояние на развитие и времеви хоризонт
С всичко публикувано, настоящата ситуация може Нито един от тях не предполага предстоящо изстрелване. Има три фронта: изследвания върху изкуствения интелект, приложен към ЕЕГ, патенти, описващи хардуер, предназначен за измерване на биосигнали от ухото, и примери за други производители, които вече предприемат стъпки в тази посока. Засега нито един от тези аспекти не предполага скорошно пускане на пазара на AirPods, които четат мозъка.
Собственото проучване на Apple относно PARS ясно показва, че е изследвания и експериментине на конкретен продукт в крайния му етап. Основната цел е да се тества дали даден модел може самостоятелно да научи времевата структура на мозъчните вълни от немаркирани данни и дали това подобрява производителността при различни задачи за декодиране.
Патентът от 2023 г., междувременно, описва подробно възможно внедряване на електроди и сензори в слушалки, но Патентите не винаги се превръщат в продуктиТе често служат за защита на пътищата на развитие или за прикриване на идеи, които могат да бъдат преразгледани години по-късно, ако технологията узрее и пазарът я приеме благосклонно.
Междувременно компании като Aware Custom Biometric Wearables вече са стартирали слушалки, специално проектирани за улавяне на мозъчната активност и сигнали, свързани с блуждаещия нерв и кръвоносните съдове в ушния канал. Тези примери показват, че секторът на биометричните носими устройства не е изолирана странност, а област в разгара си.
Предвид обичайния темп на развитие на индустрията и необходимостта от стриктно валидиране на тези технологии, не изглежда вероятно AirPods с усъвършенствани ЕЕГ показания да достигнат пазара веднага. Експертите смятат, че ако резултатите от изследванията продължат да бъдат благоприятни, бихме могли да говорим за времеви рамки от няколко години или дори следващото десетилетие да видим надеждни и добре интегрирани решения в потребителските продукти.
дискретен прозорец към мозъчната активност Apple изгражда необходимите компоненти, за да могат бъдещите AirPods да надхвърлят аудиото и да функционират като дискретен прозорец към мозъчната активност на потребителя, комбинирайки сензори в ушите, алгоритми с изкуствен интелект, способни да се учат без човешка намеса, и софтуерен слой, фокусиран върху уелнес и здраве. Скокът от лаборатории и патенти към ежедневието за хората в Испания и останалата част от Европа ще зависи както от техническата зрялост и реакцията на регулаторните органи, така и от степента, до която потребителите са склонни да поверят данните за мозъка си на устройство, което в момента се използва само за слушане на музика.
