Haine ”inteligente”. Oamenii de știință înghesuie un computer întreg într-o singură fibră de îmbrăcăminte

Oamenii de știință au încorporat componente cheie de calcul într-o singură fibră flexibilă, pe care o poți spăla în mașina de spălat. Cercetătorii speră ca într-o zi să țese multe dintre aceste fibre într-o rețea „informatică din fibre” coezivă — cu alte cuvinte, articole de îmbrăcăminte cu capacități inteligente.

Textilele inteligente, cunoscute și sub denumirea de țesături inteligente sau e-textile, sunt materiale care conțin componente electronice care îmbunătățesc caracteristicile dispozitivelor purtabile și ale altor produse. Acestea ar putea fi utilizate pentru a crea materiale cu componente informatice încorporate care pot fi utilizate în îmbrăcăminte sau în afișaje țesute, printre alte utilizări, potrivit LiveScience.

Una dintre primele aplicații moderne ale acestei tehnologii a fost crearea LilyPad în 2007 — o serie de componente electronice care pot fi cusute, concepute pentru a fi utilizate în îmbrăcăminte interactivă, jucării sau sculpturi.

Una dintre cele mai semnificative limitări ale textilelor inteligente este că capacitățile de calcul ale fibrelor individuale sunt sever limitate și că acestea nu sunt încorporate cu componente individuale.

Fluorură obținută din „substanțe chimice permanente”. Cercetătorii au dezvoltat o nouă metodă de descompunere a PFAS

Oamenii de știință au reușit să creeze un diamant dintr-un meteorit, mult mai rezistent decât cele care se găsesc pe Pământ

Deoarece aceste fibre nu au componente, sarcinile de bază, cum ar fi interpretarea semnalelor biologice în timp real, sunt dificile și este greu să se capteze semnale pentru prelucrarea ulterioară a datelor.

Ce conține un singur fir de fibră textilă

Însă, într-un nou studiu publicat pe 6 iunie în revista Nano-Micro Letters, oamenii de știință au integrat senzori, comunicații, calcul și stocare într-un singur fir de fibră.

Fiecare fibră are, de asemenea, o elasticitate de 60% și poate fi spălată în mașina de spălat, ceea ce înseamnă că poate fi utilizată pentru țeserea de articole de îmbrăcăminte practice.

Noua fibră permite, de asemenea, îmbrăcămintei sau dispozitivelor inteligente să aibă o precizie mai bună datorită detectării din mai multe puncte și interacțiunilor în timp real între computer și om, au afirmat oamenii de știință în studiu.

Viitorul îmbrăcămintei

Fiecare fibră dezvoltată în cadrul studiului a încorporat opt dispozitive, inclusiv patru senzori – un fotodetector, un senzor de temperatură, un accelerometru și un senzor fotopletismografic (PPG), care măsoară schimbările în absorbția luminii de către piele – precum și un microcontroler, două module de comunicare și dispozitive de gestionare a energiei, au afirmat oamenii de știință în studiu. Împreună, aceste componente au realizat achiziția, procesarea, stocarea și transmiterea datelor.

Pentru a monitoriza eficiența noului sistem, oamenii de știință au integrat patru fibre inteligente în mâneca și picioarele pantalonilor unei haine și au rugat o persoană care purta haina să efectueze o serie de exerciții cu greutatea corpului, inclusiv genuflexiuni, flotări și tracțiuni.

Fiecare fibră rulează o rețea neuronală antrenată individual, o colecție de algoritmi de învățare automată concepuți pentru a imita modul în care creierul uman procesează informațiile. Acest lucru a permis fibrelor să recunoască diverse acțiuni în timp real, inclusiv genuflexiuni, flotări, rotații ale brațelor și altele.

O singură fibră a atins o precizie de 67% în recunoașterea mișcărilor specifice, în timp ce toate cele patru fibre care au funcționat împreună au crescut precizia la 95%.

„Această îmbunătățire remarcabilă subliniază potențialul imens al senzorilor colaborativi multifibră și al raționamentului distribuit, prezentând o abordare transformatoare pentru sistemele inteligente purtabile care integrează perfect calculul localizat cu luarea deciziilor în rețea pentru a oferi performanțe robuste și de înaltă fidelitate”, au afirmat oamenii de știință în studiu.

Provocări

Oamenii de știință au afirmat că aceste rezultate au evidențiat performanța potențială a unei rețele de fibre care funcționează împreună, dar au recunoscut că există încă provocări în optimizarea vitezei de comunicare, reducerea consumului de energie și creșterea lățimii de bandă.

Pentru a extinde o rețea de astfel de computere bazate pe fibre, oamenii de știință ar trebui să îmbunătățească și eficiența schimbului de informații între nodurile individuale, au menționat ei.

Cercetările viitoare, au adăugat ei, s-ar putea concentra pe crearea de protocoale de comunicare cu debit mai mare și latență mai mică, special adaptate pentru aceste tipuri de computere cu fibre.