Yapay zeka ile geliştirilen elektronik bant stres ve gerginliği ölçüyor

Dünya Sağlık Örgütü tarafından 2023 yılında yapılan bir araştırmaya göre, dünyada her 10 kişiden 7'si stresten muzdarip (Shutterstock)
Dünya Sağlık Örgütü tarafından 2023 yılında yapılan bir araştırmaya göre, dünyada her 10 kişiden 7'si stresten muzdarip (Shutterstock)
TT

Yapay zeka ile geliştirilen elektronik bant stres ve gerginliği ölçüyor

Dünya Sağlık Örgütü tarafından 2023 yılında yapılan bir araştırmaya göre, dünyada her 10 kişiden 7'si stresten muzdarip (Shutterstock)
Dünya Sağlık Örgütü tarafından 2023 yılında yapılan bir araştırmaya göre, dünyada her 10 kişiden 7'si stresten muzdarip (Shutterstock)

Stres ve gerginlik, hafif anksiyeteden kronik sağlık koşullarına kadar çeşitli şekillerde ortaya çıkmaktadır. Geleneksel olarak stresi anlamak ve ölçmek semptomlarının ve etkilerinin çeşitliliği nedeniyle karmaşık bir iştir. Ancak teknolojideki son gelişmeler yenilikçi çözümlerin önünü açmıştır. Bu buluşlardan biri, Biyomedikal Mühendisi Yardımcı Doçent Wei Gao'nun stresi izleme ve yönetme şeklimizde devrim yaratmayı vaat eden bir elektronik bant geliştirdiği California Teknoloji Enstitüsü'nden geliyor.

CARES (AI-enhanced electronic skin) adı verilen bu öncü cihaz, bileğe takılan ince bir yapışkandır ve ter analizi yoluyla stres seviyelerinin sürekli izlenmesine olanak tanır. CARES, stres tepkisini gösteren dokuz farklı belirteci ölçmek için tasarlanmıştır. Kullanıcının günlük faaliyetlerini minimum müdahale ile gerçekleştirmesine olanak tanır. Bu gelişme, hem temel hem de akut stres seviyelerinin daha doğru bir şekilde anlaşılmasını sağlıyor.  Bu, stresi ölçmenin geleneksel yöntemlerinden farklı olarak büyük bir sıçramayı temsil ediyor.

FOTO: CARES nabız dalga formları ve cilt sıcaklığı gibi fizyolojik sinyallere ulaşmak işin sensörleri entegre ediyor (Wei Gao - Shangguo Zhou)
CARES nabız dalga formları ve cilt sıcaklığı gibi fizyolojik sinyallere ulaşmak işin sensörleri entegre ediyor (Wei Gao - Shangguo Zhou)

CARES nasıl çalışır?

CARES, sadece ter oluşumuna yansıyan stres kaynaklı hormonal değişiklikleri ölçmekle kalmayan, aynı zamanda nabız dalga formları, cilt sıcaklığı ve katılımcının duygusal tepkisini ölçmek için kullanılan bir teknoloji olan galvanik cilt tepkisi gibi fizyolojik sinyaller için sensörleri entegre eden çok yönlü bir cihazdır. CARES'te kullanılan, yeni bir nikel-polimer bazlı kompozit de dahil olmak üzere gelişmiş malzemeler, sensörlerin stabilitesini ve doğruluğunu artırır; bu da uzun süreli güvenilir çalışma sağlar.

Makine öğreniminin CARES'e dahil edilmesi kayda değer bir yeniliktir. Stres tepkileri birden fazla bedensel sistemi içerir ve karmaşık verilerin doğru yorumlanması cihazın etkinliği için önem taşır. CARES takan kişilerin strese neden olan deneyimleri, anksiyete ve stresle ilgili kendi bildirdikleri verilerle birleştirildiğinde, cihazın stres seviyelerini doğru bir şekilde ölçme kabiliyetini ortaya koymuştur.

CARES kullanım alanları

Bu teknolojinin potansiyel uygulamaları kapsamlılık ve çeşitlilik arz eder. Biyomedikal Mühendisi Wei Gao, performansın stres seviyelerinden ciddi şekilde etkilendiği askerler veya astronotlar için stresin erken tespitinin önemine vurgu yaptı. CARES tarafından sağlanan gerçek zamanlı içgörüler zamanında müdahale sağlayabilir; bu da sağlığa faydasının yanı sıra ve performansı da artırır.

FOTO: Elektronik bant", ter analizi yoluyla bileğe tutturulan ince bir yapışkan malzeme aracılığıyla uygulanır (Wei Gao - Shangguo Zhou)
Elektronik bant", ter analizi yoluyla bileğe tutturulan ince bir yapışkan malzeme aracılığıyla uygulanır (Wei Gao - Shangguo Zhou)

Tıbbi bir kavram olarak stres

Tıbbi bir kavram olarak stresin gelişimi, doktor ve kimyager Hans Selye'nin stresi yirminci yüzyılın başlarında ilk kez "vücudun olağan kaynaklarını aşan herhangi bir talebe karşı verdiği spesifik olmayan bir tepki" olarak tanımlamasına dayanmaktadır. O zamandan bu yana tıp camiası, ister heyecan şeklinde pozitif, ister anksiyete şeklinde negatif olsun, stresin fiziksel ve ruhsal sağlığı derinden etkileyebileceğini kabul etmiştir.

Gerçekler

Stres ve gerginlik üzerine 2023 yılında sonuçları açıklanan çalışmalar

Kaliforniya Üniversitesi Berkeley: Finansal stres yaşayan kişilerin depresyon ve anksiyete yaşama olasılığı yüzde 150 daha fazladır.

Harvard Üniversitesi: İş stresi yaşayanların yüksek tansiyona yakalanma olasılığı yzüde 30, kalp hastalığına yakalanma olasılığı ise yüzde 20 daha fazladır.

Stanford Üniversitesi: İlişki stresi yaşayanların depresyona girme olasılığı yüzde 200 daha fazladır.

"Stres Tepkisi İzleme için Fiziksel ve Kimyasal Algılama ve Elektronik Bant" başlıklı bir makalede ayrıntılı olarak açıklanan CARES araştırması Nature Electronics dergisinde yayınlandı.

Proje, Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü, Hong Kong Bilim ve Teknoloji Üniversitesi ve Kaliforniya Üniversitesi'nden araştırmacıların işbirliği ile hazırlandı. NASA ve Ulusal Sağlık Enstitüleri de dahil olmak üzere birçok prestijli kurum projeye fon sağladı.

CARES, stres takibine pratik ve yenilikçi bir yaklaşım sunarak giyilebilir teknolojide büyük bir ilerlemeyi temsil ediyor. Modern yaşamın zorluklarıyla yüzleşmeye devam ederken, bu tür teknolojik yenilikler stres gibi sağlık koşullarına ilişkin anlayışımızı geliştirme vaadinde bulunuyor; bu da gelişmiş refah ve ruh sağlığı yönetiminin önünü açıyor. Bu gelişme, tıp bilimi ve teknolojisinin sağlık ve zindeliğe yaklaşımımızı dönüştürmek için artan potansiyelinin bir kanıtını teşkil ediyor.



Tek şarjla yaşam boyu enerji sağlayabilen nükleer pil geliştirildi

Radyokarbonla çalışan betavoltaik pil (Su-Il In)
Radyokarbonla çalışan betavoltaik pil (Su-Il In)
TT

Tek şarjla yaşam boyu enerji sağlayabilen nükleer pil geliştirildi

Radyokarbonla çalışan betavoltaik pil (Su-Il In)
Radyokarbonla çalışan betavoltaik pil (Su-Il In)

Bilim insanları karbonun radyoaktif bir formuyla çalışan küçük bir prototip nükleer pilin, tek bir şarjla cihazlara onlarca yıl ve hatta muhtemelen bir kullanıcının tüm ömrü boyunca güvenli bir şekilde enerji sağlayabileceğini söylüyor.

Araştırmacılar, örneğin böyle bir batarya takılı bir kalp pilinin, bir kişinin tüm yaşamı boyunca dayanabileceğini ve ameliyatla değiştirme ihtiyacını ortadan kaldırabileceğini söylüyor.

Ancak bilim insanları, bataryanın enerji dönüşüm verimliliğinin daha iyi hale getirilmesi için daha fazla optimizasyona ihtiyaç duyduğunu belirtiyor.

Modern çağda cep telefonları ve diğer birçok mobil cihaz, şarjları genellikle birkaç saat ila birkaç gün dayanan lityum iyon bataryalar kullanıyor.

Ancak bu bataryalar kullandıkça bozuluyor ve daha sık şarj edilmeleri gerekiyor.

Lityum madenciliği de enerji ve yüksek miktarlarda su gerektirdiği için çevreye zarar veriyor.

Bu nedenle araştırmacılar, lityuma alternatif olarak sık şarj gerektirmeyen güvenli nükleer piller geliştirmeyi düşünüyor.

Güney Kore'deki Daegu Gyeongbuk Bilim ve Teknoloji Enstitüsü'nden çalışmanın baş araştırmacısı Su-Il In, "Li-ion bataryaların performansı neredeyse doymuş durumda" diyor.

Bu bataryalar, belirli malzemeler tarafından engellenebilen radyasyon yayan güvenli radyoaktif malzemelerin yaydığı yüksek enerjili parçacıklardan yararlanarak enerji üretiyor.

Örneğin beta ışınlarının (ya da yüksek hızlı elektronlar) ince bir alüminyum levha tarafından korunabilmesi, betavoltaikleri nükleer pillerde güvenli bir seçim haline getiriyor.

Amerikan Kimya Topluluğu'nun son toplantısında sunulan yeni çalışmada araştırmacılar, karbonun kararsız ve radyoaktif bir formu olan karbon-14'le çalışan bir betavoltaik batarya prototipini sergiledi.

Bilim insanları, karbonun bu formunun sadece metal bir levha kullanılarak engellenebilen beta ışınları ürettiğini ve ayrıca nükleer enerji santrallerinden çıkan bir yan ürün olduğu için "kolayca erişilebildiğini" söylüyor.

Dr. In şu ifadeleri kullanıyor:

Karbonun radyoaktif bir izotopunu kullanmaya karar verdim çünkü sadece beta ışınları üretiyor.

Bataryada elektronlar titanyum dioksit bazlı bir yarı iletkene çarparak bir "elektron transferi şelalesine" yol açıyor.

Araştırmacılar uygulamalar sırasında, her iki elektrottaki radyokarbondan salınan beta ışınlarının harici bir devreden geçen ve kullanılabilir elektrik üreten bir elektron şelalesi oluşturduğunu keşfetti.

Radyokarbon çok yavaş bozunduğundan, bataryanın teoride bütün bir ömür boyunca dayanabileceğini söylüyorlar.

"Güvenli nükleer enerjiyi parmak büyüklüğündeki cihazlara yerleştirebiliriz" diyen Dr. In, bataryaların özellikle tıbbi cihazlarda kullanım alanı bulabileceğini ekliyor.

Independent Türkçe