Программируемое цифровое волокно

Исследователи создали волокно с цифровыми возможностями, которое способно воспринимать, хранить, анализировать и делать выводы об активности после того, как его вшивают в рубашку. Цифровые ткани раскрывают контекст скрытых закономерностей в человеческом теле, которые можно использовать для мониторинга физической работоспособности, медицинских выводов и раннего выявления заболеваний.

До сих пор электронные волокна были аналоговыми, передающими непрерывный электрический сигнал, а не цифровыми, где дискретные биты информации могут быть закодированы и обработаны за 0 и 1 с. Новая ткань хранит и обрабатывает данные в цифровом виде, добавляя текстилю новое информационное измерение и позволяя программировать ткани.

Новое волокно было создано путем помещения сотен квадратных цифровых кремниевых микрочипов в заготовку, которая затем использовалась для создания полимерного волокна. Точно контролируя поток полимера, исследователи смогли создать волокно с непрерывной электрической связью между чипами на протяжении десятков метров. Само волокно тонкое и гибкое, его можно пропустить через иглу, вшить в ткань и постирать не менее 10 раз, не ломая.

Цифровое волокно предлагает способ управления отдельными элементами внутри волокна из одной точки на конце волокна. Исследователи разработали метод цифровой адресации, который позволяет им «включать» функциональность одного элемента, не включая все элементы.

Цифровое волокно также может хранить много информации в памяти. Исследователи смогли записывать, хранить и считывать информацию о волокне, включая 767-килобитный полноцветный короткометражный фильм и музыкальный файл размером 0,48 мегабайта. Файлы могут храниться без питания два месяца.

Волокно также делает несколько шагов вперед в области искусственного интеллекта, включая в память волокна нейронную сеть из 1650 соединений. После пришивания его вокруг подмышки к рубашке исследователи использовали волокно для сбора 270-минутных данных о температуре поверхности тела человека, носящего рубашку, и проанализировали, как эти данные соотносятся с различными физическими нагрузками. Обученное на этих данных волокно смогло определить с 96-процентной точностью, чем занимался человек, надевший его.

Добавление компонента искусственного интеллекта к волокну еще больше увеличивает его возможности. Ткани с цифровыми компонентами могут собирать информацию по всему телу с течением времени, и эти обширные данные идеально подходят для алгоритмов машинного обучения. Этот тип ткани может предоставить данные о количестве и качестве из открытых источников для извлечения новых моделей тела.

Благодаря такой аналитической мощности волокна когда-нибудь смогут обнаруживать и предупреждать людей в режиме реального времени об изменениях состояния здоровья, таких как снижение дыхания или нерегулярное сердцебиение, или передавать данные об активации мышц или частоте сердечных сокращений спортсменам во время тренировок. Волокно управляется небольшим внешним устройством, поэтому следующим шагом будет разработка нового чипа в виде микроконтроллера, который можно будет подключить к самому волокну.