Identifying human postural dynamics and control from unperturbed balance
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Upright standing requires control of an inherently unstable multi-joint human body within a small base of support, despite biological motor and / or sensory noise which challenge balance. Without applying perturbations, system identification methods have been regarded as inadequate, because the relevant internal biological noise processes are not accessible to direct measurement. As a result, unperturbed balance studies have been limited to investigation of behavioral patterns rather than possible underlying control strategies. METHODS: In this paper, we present a mathemathically rigorous system identification method that is applicable to study the dynamics and control of unperturbed balance. The method is derived from autocorrelation matrices with non-zero time lags and identifies the system matrix of a discrete-time dynamic system in the presence of unknown noise processes, without requiring any information about the strength of the noise. RESULTS: Unlike reasonable 'least-squares' approaches, the performance of the new method is consistent across a range of different combinations of internal and measurement noise strengths, even when measurement noise is substantial. We present a numerical example of a model that simulates human upright balancing and show that its dynamics can be identified accurately. With a biomechanically reasonable choice of state and input variables, a state feedback controller can also be identified. CONCLUSIONS: This study provides a new method to correctly identify the dynamics of human standing without the need for known external perturbations. The method was numerically validated using simulation that included realistic features of human balance. This method avoids potential issues of adaptation or possible reflex responses evoked by external perturbations, and does not require expensive in-lab, high-precision measurement equipment. It may eventually enable diagnosis and treatment of individuals with impaired balance, and the development of safe and effective assistive and / or rehabilitative technologies.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».