طور المهندس الفلسطيني محمد كباجة نعل حذاء داخلي ذكي، وفاز مشروعه في مسابقة ميكاثون سوفتن. يحتوي النعل على نظام حساسات خفيف الوزن يرسل المعلومات إلى الهاتف الذكي، ويشحن ذاتيًا أثناء المشي، ويعتمد على تقنية تعلم الآلة والذكاء الاصطناعي، ما يفتح المجال أمام استخدامه في مجالات متعددة.

يستخدم النعل الداخلي ميزة التحليل الذكي للحركة والتموضع لتحديد الميزات الحيوية التي تستخدم في التتبع وتعمل كرمز لضمان أمن وسرية المعلومات.

كيف يعمل نعل الحذاء الذكي؟

يتكون النظام في نعل الحذاء من أجهزة استشعار مدمجة منخفضة التكلفة، يمكنها التعرف على الميزات المهمة لمشية الشخص. وتعمل خوارزمية تعلم الآلة على تدريب النعل لمعرفة بعض التحركات، ثم تنفيذ بأفعال معينة مثل الرد على المكالمات أو التفاعل أو التقاط الصور، وربطها بأداء حركات معينة. ما يفتح الطريق أمام المطورين لابتكار العديد من التطبيقات الجديدة باستخدام النعل.

 توزع الحساسات الموجودة على النعل. حقوق الصورة: محمد كباجة.
توزع الحساسات الموجودة على النعل. حقوق الصورة: محمد كباجة.

تحليل النشاطات:

يمكن للنعل الذكي التعرف على مستويات النشاط المنخفضة، بالقياس المستمر لتوزع الوزن على القدمين عن طريق أجهزة الاستشعار المرتبطة بالنعل. وبمساعدة خوارزميات شعاع الدعم الآلي تحدد حتى ثمانية عشر نشاطًا وتحكمًا بموضع القدم في الاتجاهات الأربعة بدقة تصل إلى 98%. ويوفر هذا النظام طريقة إدخال غير تداخلية ومستمرة من خلال فهم النشاطات الحالية للمستخدم وتموضع القدم.

 يحلل النعل الذكي نشاطات مرتديه إلى نشاطات ثابتة أو حركية. حقوق الصورة: محمد كباجة.
يحلل النعل الذكي نشاطات مرتديه إلى نشاطات ثابتة أو حركية. حقوق الصورة: محمد كباجة.

وصنفت النشاطات التي يقوم بها الأفراد وفق الإشارات التي تلقاها الهاتف النقال إلى ثابتة أو حركية. تتضمن النشاطات الثابتة الجلوس مع مد أو هز الساقين والوقوف، ويتضمن الوقوف بشكل مستقيم والميل نحو اليمين أو اليسار مع التأرجح والتراخي. أما النشاطات الحركية فتتضمن المشي البطيء والسريع والعودة للوراء وحمل الحقيبة والتوجه نحو اليمين أو اليسار. وبالإضافة للمشي الركض والقفز وصعود أو نزول الدرج، تتشابه بعض الأنشطة مثل الجلوس بشكل مستقيم والتمدد. ولكن التمييز بين هذه الاختلافات الطفيفة يساعد على معرفة المزيد عن حالة المستخدم ضمن بيئته الطبيعية.

  كيف يتعرف النعل على مختلف النشاطات. حقوق الصورة: محمد كباجة
كيف يتعرف النعل على مختلف النشاطات. حقوق الصورة: محمد كباجة

تطبيقات نعل الحذاء الذكي:

يمكن استخدام نعل الحذاء الذكي في عدة مجالات خصوصًا التي تحتاج إلى المراقبة والتعقب أو الكشف عن الوضع الصحي للشخص. وأهمها في المجال الصحي، إذ يمكن استخدامه لتطوير أحذية القدم التقويمية أو رصد الضغوط الأخمصية المرتفعة، والكشف المبكر عن تقرح القدم السكري. وله عدة تطبيقات في إعادة التأهيل والعلاج الفيزيائي، إذ يمكن للنعل إجراء تحليل دقيق للمشية، ويتيح للمتخصصين مراقبة المرضى في منازلهم، أو في الوقاية من السقوط وتحليل سلوكيات الحياة، وتسهل تكلفة النعل المنخفضة على استخدامه في الحياة اليومية.

صمم النعل الذكي لمساعدة الناس الذين يعانون من الاختلالات العصبية والمكفوفين، والأشخاص الذين يعانون من الزهايمر أو الذين يعانون من صعوبات في التواصل اللفظي، والأشخاص الذين يستخدمون الأطراف الاصطناعية. توفر أجهزة استشعار الضغط في النعل ردود فعل لمسية بإرسال اهتزازات إلى قدم مرتديها لإعلامهم عند لمس الأرض.

ويمكن استخدام النعل الذكي في التدريب ومراقبة اللاعبين أثناء لعب الرياضة. إذ يتعرف على حالة جسم الرياضي، ويحدد حركات وسلوك وتقنيات اللاعب لمراقبة أدائه. ويتتبع حركات اللياقة البدنية والسعرات الحرارية التي حرقت أثناء التمرين، والمسافة المقطوعة أثناء الحركة.

ويحدد النعل الطريق الذي يريد الشخص السير به دون الحاجة للبحث في الخريطة باستمرار، إذ تهتز البطانة المرتبطة بتطبيق الخرائط الموجود في الهاتف النقال عن طريق البلوتوث، إذ يوجد ستة رجاجات داخل كل نعل تغطي كافة الاتجاهات. ويختار تطبيق موجود على هاتفك الطريق الذي تريد السير فيه من خرائط جوجل ويرسله إلى النعل عن طريق البلوتوث، ثم يرسل اهتزازات لإعلام المستخدم عن الاتجاه الذي يجب أن يسلكه، أما داخل المنزل فتستخدم تقنية التثليث في الواي-فاي وخريطة محفوظة تحدد الاتجاهات، ويمكن استخدامها في المكتبات ومراكز التسوق.