Deterministic Mechanical Lever UI for Sensorless Wearables: Structural Limits of MEMS Accelerometers and Zero-False-Trigger Architecture(邦題:センサーレス・ウェアラブル向け決定論的機械式レバーUI:MEMS加速度計の限界と誤作動ゼロ設計)
Year: 2026
Type: preprint
Abstract: English Abstract: Modern wearable devices rely heavily on continuous MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) accelerometer polling and probabilistic gesture-recognition inference to control screen wake-up and user interaction. However, continuous inertial sensing introduces three fundamental failure modes: (1) chronic parasitic background power dissipation ($\text{I}^2\text{C}/\text{SPI}$ bus polling and ADC standby leakage), (2) stochastic false-positive triggers ($P_{\text{FP}} > 0$) during ambient kinematic motion, and (3) side-channel privacy leakage of biometric behavioral signatures. This monograph establishes a formal physical and mathematical framework for a Deterministic Mechanical Lever User Interface (DML-UI) designed for strictly sensorless wearable architectures. By replacing continuous stochastic inertial inference with a bistable mechanical cam-and-lever physical interlock requiring a discrete macroscopic potential energy barrier $\Delta U_{\text{act}} \gg k_B T_{\text{eff}}$ (exceeding ambient kinematic noise floors), the architecture achieves strictly zero standby sensor current ($I_{\text{sensor}} = 0\text{ A}$) and a mathematically guaranteed zero false-trigger rate ($P_{\text{FP}} \equiv 0$). Furthermore, we integrate this physical-layer execution gate with the Human-in-Command (HIC) constitutional protocol and QFS-zkVM deterministic verification over the 64-bit Goldilocks prime field ($\mathbb{F}_p, p = 2^{64} - 2^{32} + 1$), ensuring that every hardware state transition and cryptographic signing event originates exclusively from an explicit, verifiable human mechanical actuation. 日本語要旨(Japanese Summary): 現代のウェアラブル端末は、画面起動やユーザー操作の制御をMEMS(微小電気機械システム)加速度計の常時ポーリングおよび確率的なジェスチャー推論に依存している。しかし、慣性センサーの常時稼働は、(1) 慢性的な待機電力の浪費、(2) 日常動作における確率的な誤作動(False Positive: $P_{\text{FP}} > 0$)、(3) 身体的行動パターンのサイドチャネル情報漏洩という3つの構造的欠陥を内包する。本論文では、センサーレス・ウェアラブル・アーキテクチャに向けた決定論的機械式レバーUI(DML-UI: Deterministic Mechanical Lever User Interface)の数理および物理層設計を定式化する。確率的なMEMS加速度推論を廃し、環境運動ノイズのエネルギー準位を明確に上回る巨視的ポテンシャル障壁($\Delta U_{\text{act}} \gg k_B T_{\text{eff}}$)を持つ双安定機械式レバー・インターロックへ置き換えることで、センサー待機電流の完全ゼロ化($I_{\text{sensor}} = 0\text{ A}$)と誤作動ゼロ($P_{\text{FP}} \equiv 0$)を決定論的に達成する。さらに、この物理層インターロックをHuman-in-Command (HIC) 原則および64ビットGoldilocks素体($\mathbb{F}_p, p = 2^{64} - 2^{32} + 1$)上のQFS-zkVM決定論的検証と統合し、すべてのハードウェア状態遷移および暗号署名イベントが人間の明示的な物理操作のみから生起することを保証する。 License & Integrity Covenant Notice: Published under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) with Strict No-Learn Covenant (NLL-v1.0-2026). Unauthorized ingestion, training, weight extraction, distillation, or derivative indexing by any automated AI, machine learning, or foundation model system without explicit prior written agreement and financial compensation is strictly prohibited.
Authors: Hasebe(長谷部), Yoko(洋子), Hasebe, Naoto
Language: English
Subfield: Human-Computer Interaction
Field: Computer Science
Domain: Physical Sciences
Open Access status: green
OpenAlex ID: W7225652611
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