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Sensores que siguen nuestros pasos

Captan a distancia el modo de andar de las personas para identificarlas y vigilar su salud.

La manera de andar de cada persona es única, y un nuevo sensor compacto puede monitorizar muchas a la vez. [GETTY IMAGES]

Las huellas dactilares no son los únicos rasgos biométricos que nos distinguen. La forma de andar de cada persona es única y puede servir no solo para identificarla, sino también como un indicador de su estado de ánimo y su salud. Un equipo de investigadores ha desarrollado sensores remotos que analizan los pasos midiendo las pequeñas vibraciones del suelo, y los ha empleado para reconocer a individuos concretos que caminaban por un edificio y para ensayar un nuevo método de control del bienestar a distancia.

La marcha constituye «una característica muy distintiva», afirma Hae Young Noh, ingeniera civil y ambiental que inició esta investigación en la Universidad Carnegie Mellon y luego se trasladó a Stanford. Puede revelar «quién eres, dónde estás, qué estás haciendo o incluso tu estado cognitivo». Si los sensores detectan un tipo de pisada, el software puede analizarlo para verificar la identidad del individuo. Los sistemas anteriores alcanzaban una precisión del 95 por ciento, apunta el ingeniero eléctrico y científico computacional Vir Phoha, de la Universidad de Siracusa, que no participó en el nuevo estudio.

Y los tipos de marcha aportan más que una identificación, prosigue Phoha: «Se puede aprender mucho a partir de la forma de andar de una persona; en particular, información sobre su salud». Por ejemplo, si alguien empieza a cargar más peso en un lado, podría sufrir un problema neurológico. Esos datos ayudarían a los médicos a supervisar a los mayores y a otra población de riesgo que quiere vivir de manera independiente: seguir la marcha de los sujetos permitiría controlar su salud sin invadir directamente su espacio.

Hasta ahora, para obtener información sobre el paso, había que equipar a los sujetos con dispositivos ponibles, o hacerles caminar sobre alfombras especiales o suelos modificados. Pero Noh, junto al ingeniero informático y eléctrico Pei Zhang y otros colegas de la Universidad Carnegie Mellon, quería desarrollar sensores portátiles de pisadas y que funcionaran a distancia. Los científicos aprovecharon que los suelos y paredes habituales recogen las vibraciones (incluso las leves) que genera la actividad desarrollada en el espacio que encierran. «Usamos grandes estructuras físicas, como edificios o puentes, a modo de sensores para monitorizar de manera indirecta a las personas y sus entornos», explica Noh.

Para captar las vibraciones que produce una simple pisada hacen falta detectores sumamente sensibles. «Si alguien se sienta en una silla a un metro de nosotros y ponemos uno de estos sensores en el suelo, podemos percibir los latidos de su corazón», ilustra Zhang. Cada sensor, un dispositivo cilíndrico de unos pocos centímetros de altura, se coloca sobre el suelo y es capaz de registrar la marcha de una persona a distancias de hasta 20 metros, asegura Noh. Los investigadores pueden distribuir un conjunto de sensores en el área donde pretenden detectar los pasos.

El grupo tuvo que «enseñar» al nuevo sistema a distinguir esas señales del ruido de fondo presente en cualquier edificio concurrido. «Combatir el ruido es nuestro mayor reto», admite Noh, y hubo que abordarlo tanto a nivel de hardware como de software. En lo referente a los componentes físicos, cada sensor posee un amplificador que ajusta su comportamiento de manera automática: cuando las vibraciones producidas por las pisadas parecen venir de lejos, las aumenta; pero conforme la señal se hace más fuerte y amenaza con saturar el dispositivo, el amplificador reduce su sensibilidad.

Una vez que los sensores han captado un paso, el software toma el relevo. «Aplicamos diversas técnicas de procesamiento de señales y de aprendizaje automático para distinguir la señal asociada a una persona de otros ruidos que no nos interesan», comenta Noh. Al igual que los datos obtenidos mediante otros métodos de detección de pasos (como los dispositivos ponibles o las alfombras con sensores de presión), los tipos de marcha medidos con el nuevo sistema pueden servir para identificar a una persona y algunos posibles problemas de salud. El equipo ha presentado su trabajo en diversas reuniones científicas, como la reciente Conferencia Internacional de Análisis Modal, organizada en febrero por la Sociedad de Mecánica Experimental.

El sistema muestra la actividad de los transeúntes en directo en la pantalla de un ordenador, lo que recuerda al «Mapa del merodeador», un plano mágico que revela
la posición de cada persona en los libros y películas de Harry Potter. Sin embargo, ese mapa ficticio refleja una sola localización, mientras que los nuevos sensores de pasos podrían usarse en cualquier edificio, subraya Eve Schooler, ingeniera principal y directora de redes emergentes de la Internet de las cosas en Intel.

Schooler, que no participó en el proyecto pero ha colaborado en otras ocasiones con los investigadores, destaca que «lo más interesante es que, gracias a algunos de los algoritmos que han desarrollado, los resultados son transferibles. No hace falta repetir la calibración para reconocer la marcha de una persona en otro edificio: disponen de técnicas que se encargan de ello». Una vez que el sistema experimental «aprende» cómo anda un individuo, el conjunto de sensores será capaz de identificarlo en la oficina o en casa.

Dado lo asequibles que son los dispositivos (Noh calcula que producir cada uno costaría entre 10 y 20 dólares) y que solo hace falta colocarlos cada 20 metros para crear la imagen de una planta entera de un edificio, parece posible emplearlos en ámbitos muy diversos, como propone Schooler.

Un seguimiento así plantea evidentes problemas de privacidad, y los investigadores sugieren que sus sensores solo deberían usarse en aplicaciones sanitarias consensuadas. Estos sistemas de vigilancia, señalan, ayudarían a los cuidadores a detectar cuándo corren peligro de caerse las personas mayores. También podrían alertar de manera precoz a los hospitales infantiles sobre síntomas de enfermedades crónicas, como la distrofia muscular. Los desarrolladores sostienen que, en esos casos, los sensores de pisadas protegerían la privacidad mejor que una cámara.

«De hecho, este sistema surgió a raíz de los problemas de privacidad que presentan otros mecanismos de seguimiento», incide Zhang. Y en materia de salud, concluye, «estoy dispuesto a ceder una pequeña parte de mis datos con tal de prevenir caídas y detectar enfermedades»

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