نگاهی به نقش تحول آفرین هوش مصنوعی در البسه ورزشی/ کفش و لباس هوشمند در راه است
به گزارش خبرنگار دانش و فناوری گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، در طول تاریخ، لباس ورزشی یک شی معمولی و ساده بوده است؛ پوششی برای راحتی، محافظت و شاید ابراز هویت تیمی. اما ما اکنون در آستانه یک تحول شگرف ایستاده‌ایم، جایی که تار و پود لباس‌هایمان با هوش و ادراک در هم تنیده می‌شود. همگرایی فناوری‌های پوشیدنی، اینترنت اشیاء (IoT) و به ویژه هوش مصنوعی (AI)، در حال تبدیل البسه ورزشی از تجهیزاتی بی‌جان به مربیان، تحلیلگران و محافظان هوشمند است.
این دیگر یک چشم‌انداز آینده‌نگرانه نیست؛ این یک واقعیت فنی است که در حال بازتعریف مرزهای عملکرد انسانی، پیشگیری از آسیب و تجربه ورزشی شخصی‌سازی شده است. کفش‌ها و لباس‌های هوشمند نه تنها در راهند، بلکه پیشگامان آن هم‌اکنون در میادین ورزشی و باشگاه‌ها حضور دارند و این فناوری، نقشی حمایتی و توانمندساز برای ورزشکاران در هر سطحی ایفا می‌کند.
آناتومی البسه هوشمند، فراتر از پارچه و نخ
در قلب این انقلاب، مجموعه‌ای از سنسورهای مینیاتوری و بادوام قرار دارند که به شکلی یکپارچه در ساختار لباس یا کفش تعبیه شده‌اند. این سنسورها، که شاهکار مهندسی میکروالکترونیک هستند، به طور مداوم جریانی غنی از داده‌های بیومتریک و بیومکانیک را جمع‌آوری می‌کنند. درک فنی این اجزا برای پی بردن به عمق این تحول ضروری است.
واحدهای اندازه‌گیری اینرسی (IMUs): این سنسورها که ترکیبی از شتاب‌سنج‌ها و ژیروسکوپ‌ها هستند، مغز متفکر تحلیل حرکت سه‌بعدی بدن محسوب می‌شوند. شتاب‌سنج‌ها نرخ تغییر سرعت را در سه محور فضایی (X, Y, Z) اندازه‌گیری می‌کنند، در حالی که ژیروسکوپ‌ها سرعت زاویه‌ای و جهت‌گیری اندام‌ها را ردیابی می‌نمایند. در یک پیراهن هوشمند، IMU می‌تواند زاویه دقیق خم شدن کمر در حین حرکت ددلیفت را اندازه‌گیری کند، یا در یک کفش هوشمند، می‌تواند زمان تماس پا با زمین و زمان پرواز را با دقتی در حد میلی‌ثانیه محاسبه نماید.
سنسورهای فشار : این سنسورها که اغلب به صورت ماتریسی در کفی کفش‌های هوشمند قرار می‌گیرند، نقشه توزیع فشار کف پا را در لحظه ترسیم می‌کنند. با استفاده از مواد پیزوالکتریک یا خازنی، این سنسورها مشخص می‌کنند که کدام بخش از پا (پاشنه، میانه یا پنجه) بیشترین فشار را تحمل می‌کند. این داده برای اصلاح الگوی دویدن و جلوگیری از آسیب‌هایی مانند التهاب فاشیای کف پا حیاتی است.
الکترومیوگرافی (EMG): شاید پیشرفته‌ترین جزء این مجموعه، سنسورهای EMG مبتنی بر پارچه باشند. این الکترودهای رسانا که در بافت لباس ادغام شده‌اند، سیگنال‌های الکتریکی ضعیفی را که توسط سلول‌های عضلانی هنگام انقباض تولید می‌شوند، ثبت می‌کنند. داده‌های EMG به طور مستقیم میزان فعالیت، بار کاری و سطح خستگی یک گروه عضلانی خاص را اندازه‌گیری می‌کنند. برای مثال، یک ورزشکار می‌تواند به وضوح ببیند که در حرکت اسکات، عضلات سرینی او به اندازه عضلات چهارسر ران فعال نیستند و این عدم تعادل را به صورت آنی اصلاح کند.
سنسورهای بیومتریک: سنسورهای نوری (PPG) برای پایش مداوم ضربان قلب و سنسورهای مبتنی بر الکترود برای ثبت نوار قلب (ECG) با دقت پزشکی، معیارهای کلیدی فیزیولوژیک را فراهم می‌کنند. در کنار این‌ها، سنسورهای دما و هدایت الکتریکی پوست، اطلاعاتی در مورد سطح استرس گرمایی و میزان تعریق ارائه می‌دهند.
این داده‌های خام از طریق ماژول‌های بلوتوث کم‌مصرف (BLE) به یک دستگاه هوشمند مانند گوشی یا ساعت منتقل می‌شوند تا پردازش اصلی در آنجا صورت گیرد.
مغز عملیات، جایی که هوش مصنوعی با بیومکانیک تلاقی می‌کند
انبوه داده‌های جمع‌آوری شده توسط سنسورها به خودی خود ارزشی ندارد. این هوش مصنوعی است که به این ارقام و سیگنال‌ها جان می‌بخشد و آن‌ها را به بینش‌های عملی و قابل درک تبدیل می‌کند. الگوریتم‌های یادگیری ماشین ، به عنوان زیرشاخه‌ای از AI، بر روی مجموعه داده‌های عظیم از ورزشکاران حرفه‌ای آموزش دیده‌اند تا الگوهای حرکتی بهینه و همچنین نشانه‌های خطر را شناسایی کنند.
بهینه‌سازی عملکرد : AI نقش یک مربی بیومکانیک شخصی را ایفا می‌کند که ۲۴ ساعته در دسترس است. برای یک دونده، الگوریتم می‌تواند با تحلیل داده‌های کفش هوشمند، بازخوردی فوری ارائه دهد: "شما در حال توقف کردن با پاشنه هستید . سعی کنید گام‌های خود را ۱۵ سانتی‌متر کوتاه‌تر کرده و آهنگ گام خود را ۵٪ افزایش دهید تا بازدهی دویدن شما بهبود یابد." این دستورالعمل مشخص، نتیجه تحلیل پیچیده هزاران نقطه داده در هر ثانیه است.
پیشگیری از آسیب : این شاید حمایتی‌ترین و ارزشمندترین نقش هوش مصنوعی باشد. الگوریتم‌ها می‌توانند ناهنجاری‌های نامحسوسی را که حتی برای یک مربی باتجربه نیز به سختی قابل تشخیص است، شناسایی کنند. به عنوان مثال، AI با مقایسه داده‌های EMG و IMU از پای چپ و راست یک ورزشکار، ممکن است یک عدم تقارن جزئی را در الگوی فعال‌سازی عضلات همسترینگ تشخیص دهد.
این عدم تقارن، اگر نادیده گرفته شود، می‌تواند به مرور زمان منجر به کشیدگی عضله شود. سیستم با ارسال هشداری مانند "بار کاری همسترینگ چپ شما ۱۰٪ بیشتر از راست است، بر روی تمرینات تقویتی یک‌طرفه تمرکز کنید"، به طور فعال از وقوع آسیب جلوگیری می‌کند. همچنین با رصد کاهش قدرت انفجاری عضلات و افزایش لرزش در حرکات، می‌تواند خستگی عصبی-عضلانی را قبل از ورزشکار تشخیص داده و فرمان توقف یا کاهش شدت تمرین را صادر کند.
مربیگری شخصی‌سازی شده: برنامه‌های تمرینی سنتی اغلب ایستا هستند. در مقابل، AI یک حلقه بازخورد پویا ایجاد می‌کند. برنامه تمرینی شما بر اساس عملکرد واقعی شما در هر جلسه، سطح ریکاوری (که از طریق تحلیل تغییرپذیری ضربان قلب یا HRV در طول شب اندازه‌گیری می‌شود) و سطح خستگی عضلانی به صورت روزانه تنظیم می‌شود.
از آزمایشگاه تا باشگاه، نگاهی به محصولات هوشمند ورزشی
این فناوری دیگر در مرحله تئوری قرار ندارد. شرکت‌های پیشرو محصولاتی را به بازار عرضه کرده‌اند که این مفاهیم را به واقعیت تبدیل کرده‌اند.
کفش‌های هوشمند
برندهایی مانند Under Armour با سری کفش‌های HOVR که به اپلیکیشن MapMyRun متصل می‌شوند، معیارهای پیشرفته دویدن مانند آهنگ گام، طول گام و زاویه فرود پا را در اختیار دوندگان آماتور قرار می‌دهند.
این اپلیکیشن پس از هر بار دویدن، با تحلیل این داده‌ها، نکات مربیگری شخصی‌سازی شده برای بهبود فرم ارائه می‌دهد.
لباس‌های هوشمند
شرکت‌هایی مانند Athos و Myontec، پیشگامان تولید لباس‌های مجهز به EMG هستند.
ورزشکاران با پوشیدن شورت‌های هوشمند این شرکت‌ها می‌توانند در حین انجام تمریناتی مانند لانژ یا اسکات، به صورت زنده بر روی تبلت خود مشاهده کنند که کدام عضلات و با چه شدتی در حال فعالیت هستند. این بازخورد بصری آنی، به آن‌ها کمک می‌کند تا ارتباط ذهن و عضله خود را به شدت تقویت کرده و حرکات را با کارایی و ایمنی بیشتری انجام دهند.
ورزش‌های تیمی
در سطح حرفه‌ای، تیم‌های فوتبال، بسکتبال و راگبی از جلیقه‌های هوشمند مجهز به GPS و IMU (مانند Catapult) برای رصد حجم کاری بازیکنان استفاده می‌کنند. مربیان می‌توانند مسافت طی شده، تعداد حرکت ها، و بارهای مکانیکی وارده بر هر بازیکن را زیر نظر بگیرند و بر اساس این داده‌ها، تصمیمات استراتژیک در مورد تعویض‌ها و شدت تمرینات اتخاذ کنند تا تیم را در اوج آمادگی نگه داشته و از اپیدمی مصدومیت جلوگیری نمایند.
آینده همین حالاست، ادغام درمجموعه باشگاه‌های ورزشی
موج بعدی این تحول، تسری دادن این فناوری و ادغام آن در باشگاه‌های ورزشی است. تصور کنید در یک کلاس گروهی، عملکرد هر فرد (مانند ضربان قلب، کالری مصرفی و میزان تلاش) بر روی یک نمایشگر بزرگ نمایش داده می‌شود و حس رقابت سالم و انگیزه را افزایش می‌دهد. مربیان شخصی می‌توانند با دسترسی به گزارش‌های دقیق عملکردی اعضای خود، برنامه‌هایی به مراتب مؤثرتر و ایمن‌تر طراحی کنند. این فناوری به باشگاه‌ها اجازه می‌دهد تا از یک مدل کسب‌وکار مبتنی بر فضا و تجهیزات، به سمت مدلی مبتنی بر داده و نتایج شخصی‌سازی شده حرکت کنند.
در نهایت، همگرایی هوش مصنوعی و البسه ورزشی یک جهش تصاعدی در درک و بهینه‌سازی توانایی‌های بدن انسان است. این فناوری با فراهم آوردن بازخوردهای دقیق، عینی و آنی، به هر فردی، از قهرمان المپیک گرفته تا علاقه‌مند به تناسب اندام، این قدرت را می‌دهد که هوشمندانه‌تر تمرین کند، از خود در برابر آسیب محافظت نماید و پتانسیل واقعی خود را شکوفا سازد. آینده را نباید انتظار کشید؛ آینده را باید پوشید.
