JP2009225428A - 人間の能力を増強するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】人間能力増強のためのシステムおよび方法を提供する。
【解決手段】人間能力増強のための方法は、ユーザの少なくとも１つのセンサを使用して感覚データを収集するステップを含む。感覚データが収集されると、プロセッサは、収集されたデータを使用可能な状況情報へと処理する。いったん処理されると、プロセッサと通信する触覚インターフェイスを介して、ユーザへ警報が出される。触覚インターフェイスは、ユーザに対して多様な刺激を提供する。人間能力増強のためのシステムの例は、感覚データを収集するよう構成されている少なくとも１つのマイクロセンサを含み、マイクロセンサはプロセッサを有する。システムは更に、少なくとも１つのマイクロセンサと通信する触覚インターフェイスを含み、警報が出されると、触覚インターフェイスは、ユーザへ多様な刺激を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、人間能力増強（ｈｕｍａｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ）のためのシステムおよび方法の分野に関する。

市街戦における兵士は、ますます戦場の情報に圧倒されつつある。技術が向上するにつれて、兵士がアクセスできる電子装置の量も増える。例えば、兵士は、ナビゲーション画面、音声通信システム、通信ビューア、および様々なタイプの光学機器にアクセスすることができる。こうした追加される各システムにより、注意散逸および情報過多のために、兵士の状況認識（ｓｉｔｕａｔｉｏｎａｌ ａｗａｒｅｎｅｓｓ）が損なわれるおそれがある。状況認識のレベルが高まることにより、兵士は生き延び、安全に帰還する。兵士は、常に、敵を予想し、識別された脅威に素早く対応することができなければならない。

入ってくる信号を変更し、次いで、そうした信号を適切な感覚へ中継することを介して、人間の感覚を増強するためのツールが、現在は兵士に与えられている。例えば、兵士が、暗いところで見るためにサーマル・イメージ双眼鏡（ｔｈｅｒｍａｌ−ｉｍａｇｉｎｇ ｂｉｎｏｃｕｌａｒ）をのぞくと、視覚信号が変更され、視覚手段を介して兵士に示される。限定するものではないが、他の例では、指向性マイクの使用や、化学的警報（ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｌａｒｍ）の使用を含む。これらのツールは、各デバイスが兵士の感覚の一部またはすべてを消耗させるので、役に立たず、従って、兵士は義務に対しての注意をそらされる。

別の組のツールは、兵士の皮膚や舌に対しての振動や電撃の使用を介して、兵士へ情報を中継することを可能にする。こうしたツールは、ナビゲーション情報および基本的な戦術班レベルの手信号通信を渡すために使用されている。この方法は、有益であるが、兵士に脅威を警告するには不十分である。

本明細書では、人間の能力を増強するためのシステムおよび方法が開示される。

人間能力増強のための方法は、ユーザ上の少なくとも１つのセンサを使用して感覚データ（ｓｅｎｓｏｒｙ ｄａｔａ）を収集するステップを含む。感覚データが収集されると、プロセッサは、収集されたデータを使用可能な状況情報（ａｃｔｉｏｎａｂｌｅ ｓｉｔｕａｔｉｏｎａｌ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）へと処理する。いったん処理されると、プロセッサと通信する触覚インターフェイス（ｔａｃｔｉｌｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を介して、ユーザへ警報が出される。触覚インターフェイスは、ユーザへ多様な刺激を提供する。

人間能力増強のためのシステムの例は、感覚データを収集するよう構成されている少なくとも１つのマイクロセンサを含み、マイクロセンサはプロセッサを有する。システムは更に、少なくとも１つのマイクロセンサと通信する触覚インターフェイスを含み、警報が出されると、触覚インターフェイスは、ユーザへ多様な刺激を提供する。

上記の概要から容易にわかるように、本発明は、人間能力増強のための改良されたシステムおよび方法を提供する。

本発明の好ましい実施形態および代替の実施形態について、以下の図面を参照して詳しく説明する。

図１は、本発明の一実施形態に従って形成される人間能力増強システムの概要図を示す。 図２は、一実施形態におけるマイクロセンサ（１または複数）を示す。 図３は、ユーザ上に示されている人間能力増強システムの正面図である。 図４は、ユーザ上に示されている人間能力増強システムの背面図である。 図５は、人間能力増強システムを使用して複数のユーザが信号通信している様子を示す。

図１は、本発明の一実施形態に従って形成される人間能力増強システム１０の概要図を示す。人間能力増強システム１０は、ユーザの周囲３６０度の範囲における様々な脅威／状態を検出する。システム１０は、入ってくるセンサ・データを処理し、それを分析し、何れの情報が重要であるかを決定し、ユーザの主な視覚、聴覚、臭覚を迷わせないようにユーザの皮膚を介してユーザに警報を出す。

本発明の一実施形態では、通常の人間の感知範囲／媒体外のセンサ・データを収集するために、マイクロセンサ（１または複数）１２が使用される。例えば、センサは、助力なしの兵士の能力を遙かに超えて、携帯者が、可視光を通さない障壁を介して、また、３６０度の範囲における脅威を検出することができる赤外線や超広域無線周波数の動きデータ（motion data）を収集することができる。マイクロセンサ（１または複数）１２は、最も重要な感覚情報を決定するために、プロセッサ１５に結合されている。プロセッサの役割は、好ましくは、異なる複雑なセンサ・データを有用な情報へと処理し、次いで、情報過多を避けるために、状況認識に何れの情報が重要であるかを決定するという点で、重要である。例えば、センサは、兵士の両側の壁を介して動きを検出することができ、それと同時に、追加のセンサは、金属製の兵器や、爆発性残留物や、右側からの小声による攻撃命令でさえも、検出することができる。プロセッサは、このデータを結み合わせ、適切な情報を抽出し、右側の動きが脅威であることを決定し、携帯者に警報が出される。次いで、その情報は、触覚または皮膚ベースのヒューマン・マシン・インターフェイス１８を介してユーザへ中継される。限定するものではないが、マイクロセンサ（１または複数）１２は、３６０度の熱画像（サーマル・イメージ）化および動き検出、３６０度の壁貫通（ｗａｌｌ−ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ）超広域無線周波数の動き検出、銃砲火音響ベクトル化（ｇｕｎｆｉｒｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｖｅｃｔｏｒｉｎｇ）、友軍の追跡、核、生物、化学兵器の検出および追跡、および携帯者の健康および警戒のバイオメトリック感知などのような状況情報を検出することが好ましい。一実施形態では、マイクロセンサ（１または複数）１２は、３６０度にわたる脅威の全範囲の検出を提供するために、昆虫の複眼に似たバイオメトリック技術を使用する。低解像度の複眼は、画像認識能力は低いが、高度なバイオミメティック信号処理アルゴリズムと結合されると、広視野にわたる素早く正確な脅威および動きの検出を可能にする。マイクロセンサ１２により、携帯者は、全方向からの脅威を検出してそれに対応することが可能となる。マイクロセンサ（１または複数）１２については、図２で更に説明される。

プロセッサ１５は、マイクロセンサ（１または複数）１２に含まれていても、また、スタンドアロン・コンポーネントであってもよい。プロセッサ１５は、感知された様々な情報信号をマイクロセンサ（１または複数）１２から受信し、次いで、触覚インターフェイス１８に対しての信号を作成する。マイクロセンサ（１または複数）１２は、触覚インターフェイス１８と信号通信する。触覚インターフェイス１８は、アクチュエータを介して、幾つかの方法で皮膚と相互作用するものであり、その幾つかの方法は、振動、加速、圧力、変形、温度、触感、熱伝導率、および／または粘度を含むが、これらに限定されるものではない。アクチュエータは、各信号間の時間と信号の一連の位置に基づいて変えられる。例えば、脅威レベルがより高いことを示すために、振動の強度、位置、およびタイミングを増やすことができる。マルチモーダル・インターフェイスは、能力を高めるが状況認識を低下させない複数の補助感覚を、携帯者に与える。触覚インターフェイス１８は、皮膚への密着を可能にするために、接着剤で皮膚に貼り付けられたりオプションとし衣類や防護具に組み込まれる幾つかのアクチュエータを含む。

図２は、複数のセンサを有する一実施形態におけるマイクロセンサ（１または複数）１２を示す。、図に示されているマイクロセンサ（１または複数）１２は、音響センサ２２、赤外線／超広帯域（ＩＲ／ＵＷＢ）動き検出器２４、および慣性補償（ｉｎｅｒｔｉａｌ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）センサ２６を含む。一実施形態は、ＩＲ／ＵＷＢ動き検出センサを使用して、携帯者に３６０度の動き検出を提供することができると共に、音響センサアレイを使用して、入ってくる発砲のベクトル方向の検出を可能にすることができる。携帯者自身からの不要な動き信号を拒否するために、慣性補償センサは、携帯者の運動に関するデータを提供する。マイクロセンサ（１または複数）１２は、任意の機器またはユーザの身体に取り付けたり貼り付けたりすることができる。マイクロセンサ（１または複数）１２は、好ましくは、アメリカの２５セント銀貨に似たサイズである。

図３は、ある人物上で示されている人間能力増強システム３０の正面図を示す。一実施形態において、１または複数のマイクロセンサ（１または複数）１２が、ヘルメットや他のヘッドギア、手首、肘当て、ベルト、荷物運搬用ベスト（ｌｏａｄ ｃａｒｒｙｉｎｇ ｖｅｓｔ）、防護着、足首保護具、膝保護具、および／または衣料品に取り付けられるが、取り付けはこれらのものには限定されない。マイクロセンサ（１または複数）１２は、特定の状態を最も検出しそうなエリアに配置される。例えば、ユーザの頭にあるマイクロセンサ（１または複数）１２は運動の検出に実用的であり、ユーザの腕にあるマイクロセンサ（１または複数）はユーザの健康を判断するために使用され得る。一実施形態において、マイクロセンサ（１または複数）１２は内蔵プロセッサ１５を有するが、代替実施形態では、マイクロセンサ（１または複数）１２は、有線式または無線式の通信を使用して、プロセッサ１５と通信する。プロセッサ１５は、触覚インターフェイス１８と通信する。触覚インターフェイス１８は、皮膚への近接しての接触を可能にするために、接着剤で皮膚に貼り付けられたり、オプションとして衣類または防護具に組み込まれたりする幾つかのアクチュエータ（図示せず）を含む。更に、システムのコンポーネントは、バッテリまたはエネルギー・ハーベスティング（ｅｎｅｒｇｙ ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ）（太陽光線、熱、踏み付け式（ｈｅｅｌ−ｓｔｒｉｋｅ）、振動など）デバイス（図示せず）により、動力が供給される。この人物は更に、バックパック４４を着用しており、これについては図４で更に説明される。

図４は、ユーザ上で示されている人間能力増強システム３０の背面図を示す。ユーザは、複数のマイクロセンサ１２、少なくとも１つのプロセッサ１５、および触覚インターフェイス１８を着用している。更に、慣性ナビゲーション・システム（ＩＮＳ）４９、プロセッサ４８１５、およびアンテナ４６を含むオプションの便利なバックパック４４が含まれている。バックパックのプロセッサ１５は、マイクロセンサ（１または複数）１２からの感知信号を処理すると共に、アンテナ４６を使用して、感知された情報を送信するよう構成されている。信号は、ユーザの行動、アンテナ４６を介してＩＮＳ４９により決定されたユーザの位置、ユーザの周りの活動などを含むが、それらに限定されるものではない。更に、プロセッサ１５は、受信ユニットを感知された情報の位置へ向けるために、位置情報を、任意の感知された情報と共に、アンテナ４６を介して送信する。一実施形態では、受信ユニットは、送信ユニットの位置、および感知された情報への距離および方向を受信する。受信ユニットは、送信ユニットと受信ユニットとの間の差を比較することにより、感知された情報の位置を数学的に三角測量する。次いで、受信ユニットのユーザに、感知された情報への警報が出される。

図５は、複数の人間能力増強システム５０を使用して複数のユーザが信号通信している様子を示す。各ユーザは、複数のマイクロセンサ１２、少なくとも１つのプロセッサ１５、および触覚インターフェイス１８を有する。プロセッサは、アンテナ４６を介して、事前に定義された範囲内の互いのアンテナと通信し、また、司令センター５２と通信する。各バックパックは、すべてのユーザを感知された情報へ向けるために、感知された情報および位置情報を送受信するよう構成される。例えば、或るユーザが運動を感知した場合、関連のある各ユーザへ、その感知された運動に相対してのそれらユーザのそれぞれの位置に基づいて、運動への警報が出される。

一実施形態では、ユーザは、人間能力増強システムを有し、敵対的環境で動作している。ユーザは、動き検出器と、核、生物、化学（ＮＢＣ）センサとを含む複数のマイクロセンサを有する。ＮＢＣセンサは、磁石の９０度（ ９０° ｍａｇｎｅｔｉｃ）で８００メートル離れたところに化学的な煙（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｌｕｍｅ）を識別する。プロセッサは、センサからの信号を識別し、触覚インターフェイスに対して必要な信号を準備する。ユーザの前腕に取り付けられている触覚インターフェイスが作動され、一連の圧力の使用により、ユーザに警報が出される。触覚インターフェイスは、化学的な煙の磁石方向に圧力をかけ、そして、煙が８００メートルのところであることを示すために、短い時間間隔で圧力を連射的に８回かける。ユーザが空間を移動し続けると、それにつれて位置および距離は自動的に更新される。ユーザは、この場合、大きい音のサイレンや、ユーザの画面／無線機を通じて来る複数のメッセージにより妥協して処理を行うことなく、また、ＭＯＰＰスーツなどのような保護装置を装着しようとしているときにでも、依然として状況認識を維持し、また、ユーザの腕、目、および耳を使用する能力を維持する。隊で移動している場合、隊の１人のメンバーが化学的な煙を感知したら、すべてのユーザに通知されることになる。

上述のように、本発明の好ましい実施形態が示され、説明されたが、本発明の意図および範囲から逸脱することなく、多くの変更を加えることができる。従って、本発明の範囲は、好ましい実施形態の開示により制限されない。むしろ、本発明は特許請求の範囲を参照して決定されるものとする。

Claims (3)

1. 人間能力増強のための方法であって、
   ユーザに貼り付けられた少なくとも１つのマイクロセンサを使用して感覚データを収集するステップと、
   前記ユーザへ取り付けられたプロセッサで、収集された前記感覚データを使用可能な状況情報へと処理するステップと、
   前記プロセッサと通信する触覚インターフェイスを介して前記ユーザへ警報を出すステップであって、前記触覚インターフェイスが前記ユーザへ刺激を提供するステップと
   を備える方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、前記触覚インターフェイスは前記ユーザへ多様な刺激を提供する、方法。
3. 請求項２に記載の方法であって、前記感覚データは動き検出を更に含む、方法。

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