Les capteurs d’activité haut de gamme contrôlés par des SoC sans fil de plus en plus puissants ne constituent pas seulement un atout pour les individus, mais également pour les médecins et scientifiques du sport dans notre quête d’amélioration de la santé et de la forme physique, Thomas Søderholm, vice-président du développement des affaires chez Nordic Semiconductor.
À mesure des développements technologiques, les dispositifs de suivi d’activité ne sont pas seulement devenus largement plus complexes en termes de types de données qu’ils peuvent enregistrer, mais la frontière entre le suivi d’activité, des paramètres de santé et des données médicales est devenue de plus en plus floue. Les capteurs d’activité haut de gamme actuels peuvent intégrer un nombre impressionnent de capteurs et enregistrer différentes données du porteur, comme la VO2 max, la saturation en oxygène dans le sang (SpO2), la température, le rythme cardiaque et la variabilité du rythme cardiaque (HVR), ainsi que les données relatives au temps de sommeil et d’activité, déjà enregistrées par leurs prédécesseurs.
En plus des données relatives à l’activité physique, il a été prouvé que les mesures du rythme cardiaque, de la HRV, et de la température de la peau pouvaient se révéler utiles pour prédire et détecter l’hypoglycémie, permettant aux capteurs d’activité de nouvelle génération d’informer le porteur sur des risques diabétiques. De plus, les données issues des mêmes capteurs peuvent fournir des informations sur le niveau de stress et le rythme cardiaque, qui, associées aux données sur la qualité du sommeil, donnent un aperçu de la santé mentale de l’individu et permettent une meilleure prise en charge du stress et de l’anxiété.
L’essor sans fin des capteurs d’activité
Comme le souligne Emmanuel Stamatakis, professeur d’activité physique, de mode de vie et de santé publique à l’université Charles Perkins de Sydney, dans un éditorial publié dans le « British Journal of Sports Medicine » : « L’utilisation des appareils portés sur soi dans la recherche, associée aux développements rapides de l’IA, nous permet de comprendre comment des micro-modèles de notre activité quotidienne ont un impact sur les risques de décès prématuré, de maladies cardiovasculaires, voire de cancer ». Cosignataire de l’éditorial, Jason Gill, professeur de santé cardiométabolique à l’université de Glasgow, ajoute : « Il est important d’exploiter les capacités des capteurs d’activité car ils ont énormément de potentiel pour nous aider à donner des directives sur le type d’activité à choisir et la fréquence à laquelle la pratiquer pour améliorer notre santé, ainsi que pour fournir de nouvelles approches pour aider les gens à devenir plus actifs. Nous comprenons dorénavant que la relation entre l’activité physique et la santé est bien plus forte que ce que le laissaient penser les études précédentes basées sur des données auto-déclarées ».
À la recherche de la perfection
Dans le cadre du développement sportif, où la recherche de la perfection est sans fin, les informations sont la clé du succès. La technologie des dispositifs de suivi d’activité actuelle peut apporter des informations plus impactantes, plus efficacement et à bien davantage de personnes qu’auparavant. L’entraînement sportif personnalisé, basé sur les données des sportifs, est dorénavant la norme. Les dispositifs de suivi d’activité les plus courants sont des appareils qui intègrent un ou plusieurs traceurs GNSS, moniteurs de surveillance cardiaque, capteurs de mouvement et accéléromètres.
D’autres, comme le NNOXX One, commercialisé par la société technologique de santé et de forme physique américaine NNOXX, sont plus spécialisés. L’appareil, fonctionnant grâce au SoC nRF5340 de Nordic Semiconductor, mesure les taux d’oxyde nitrique (NO) et d’oxygénation des muscles (SmO2) pendant le sport. L’oxyde nitrique améliore le flux sanguin et l’apport en oxygène au cœur, au cerveau et aux muscles.
La technologie GNSS (système mondial de navigation par satellite) constitue un outil précieux pour fournir des données sur le déplacement d’un athlète sur le terrain et est utilisée dans un grand nombre de sports d’équipe. Un tel dispositif intégrant la technologie GNSS peut fournir des données sur la vitesse, la distance parcourue et la localisation, ce qui peut aider à la fois les coaches et les athlètes à comprendre les modèles de déplacement et planifier des stratégies pour optimiser le jeu de l’équipe. Les moniteurs du rythme cardiaque permettent aux entraîneurs de suivre les performances cardiovasculaires d’un athlète et de mieux définir les niveaux d’efforts et les temps de récupération, et de s’assurer qu’ils s’entraînent à un niveau cardiovasculaire optimal pour réduire les risques de blessure.
Selon A.Ç Seçkin, du département d'ingénierie informatique de l’université Adnan Menderes en Turquie : « L’intégration de l’IA dans la technologie des capteurs d’activité a révolutionné le monde du sport. Les capteurs offrent un accès à des données physiologiques objectives, permettant de mesurer les paramètres de charge interne, chose qui auparavant nécessitait de disposer d’un équipement spécifique et onéreux. »
Les systèmes d’entraînement sportif intégrant l’IA peuvent analyser de grands ensembles de données générés par les capteurs d’activité pour fournir en temps réel des informations basées sur des données relatives aux performances d’un athlète. L’IA peut identifier des tendances, des schémas et des anomalies parmi les données de l’athlète, et proposer des recommandations personnalisées en vue d’améliorations.
La technologie SoC toujours dans la course
Dès 2010, les capteurs d’activité haut de gamme de l’époque utilisaient un accéléromètre embarqué, ainsi qu’un processeur 25 MHz, 8 ko de RAM et 128 ko de mémoire Flash. Ajoutez à cette liste une batterie rechargeable, et vous aviez tout ce dont vous aviez besoin pour faire fonctionner un capteur d’activité au début des années 2000. Les capteurs d’activité connectés sans fil actuels, qui utilisent le ML et la fusion de capteurs en périphérie, ont exigé un bond de géant, auquel les fabricants de puces ont répondu. Par exemple, Nordic, qui revendique les plus fortes parts de marché du Bluetooth LE et entreprise spécialisée dans la technologie sans fil alimentant les objets connectés, a annoncé l’année dernière le lancement de sa quatrième génération de SoC sans fil faible consommation, soit la série nRF54. Cette série nRF54 n’a plus rien à voir avec les puces qui faisaient fonctionner les capteurs d’activité il y a seulement 10 ans.
Les prédécesseurs immédiats du nRF54H20, comme le nRF52840, avec son processeur Arm Cortex-M4, et le nRF5340, le premier SoC sans fil au monde à intégrer deux processeurs Arm Cortex-M33, étaient déjà des SoC ultra puissants au moment de leur sortie. Mais le nRF54H20 est dorénavant doté de plusieurs processeurs Arm Cortex-M33 ainsi que de plusieurs coprocesseurs RISC-V, pour des performances encore plus poussées. Les processeurs sont cadencés jusqu'à 320 MHz et bénéficient de 2 Mo de mémoire non volatile et d’1 Mo de RAM. Grâce à cette puissance de calcul ainsi qu’à cette capacité de mémoire, ce SoC est le composant idéal pour faire tourner des modèles ML et la fusion de capteurs en périphérie.
Le nRF54H20 est également l’un des SoC multiprotocoles faible consommation les plus sécurisés du marché, essentiel pour les applications médicales et sportives qui exigent de sécuriser des données personnelles potentiellement sensibles. Sa sécurité à la pointe de la technologie est conçue pour être conforme à la norme de sécurité IoT PSA (Platform Security Architecture) de niveau 3. Ce SoC est également compatible avec des services de sécurité comme le démarrage sécurisé, la mise à jour sécurisée du firmware et le stockage sécurisé. Il possède aussi des accélérateurs de chiffrement qui sont protégés contre les attaques sur les canaux auxiliaires, ainsi que des capteurs anti-intrusion, capables de détecter une attaque en cours et d’agir en conséquence.
Les capteurs d’activité de demain seront plus efficaces et plus fonctionnels
En remplaçant de nombreux composants par un SoC ou un SiP avec un niveau d’intégration très élevé, et en prolongeant la durée de la batterie grâce à une unité radio ultra faible consommation et à des courants en mode veille ultra faibles, les capteurs d’activité de demain pourront devenir de plus en plus petits, plus efficaces et plus fonctionnels. Ainsi, ils pourront capturer différents paramètres qu’il n’est pas possible de mesurer aujourd’hui.
