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麻省理工学院研发可编程数字纤维 有内存传感器和人工智能

2021-06-03 22:16 · 稿源:cnbeta

麻省理工学院研究人员创造了第一种具有数字功能的纤维,在被缝入衬衫后能够感知、存储、分析和推断活动。数字纤维扩大了织物的可能性,可以发现人体中隐藏模式,可以用于体能监测、医疗推断和早期疾病检测。

研究人员在《自然通讯》上描述了数字光纤的特点。到目前为止,电子纤维一直是模拟的,携带连续的电信号,而不是数字信号,其中离散的信息比特可以在0和1中进行编码和处理。现在这项工作首次实现了具有数字存储和处理数据能力的织物,为纺织品增加了一个新的信息内容维度,使织物可以按字面意思进行编程。

这种新的纤维是通过将数百个方形硅微观数字芯片放入一个预制件中创造出来的,然后用来创造一种聚合物纤维,精确控制聚合物的流动,研究人员能够在几十米长的芯片之间创造出一种具有连续电连接的纤维。这种纤维本身很薄,而且很有弹性,可以通过针头,缝在织物上,并至少清洗10次而不破裂。当你把它放进衬衫时,你根本感觉不到它的存在。

它提供了一种方法,可以从纤维末端的一个点控制纤维中的各个元素。你可以把光纤想象成一条走廊,而这些元素就像房间,它们各自都有自己独特的数字房间号码。研究小组设计了一种数字寻址方法,使他们能够打开一个元素的功能,而无需打开所有的元素。

数字光纤还可以在内存中存储大量的信息。研究人员能够在光纤上写入、存储和读取信息,包括一个767KB的全彩短片文件和一个0.48MB的音乐文件。这些文件可以在没有电源的情况下储存两个月。

该纤维还在人工智能方面迈出了脚步,在纤维存储器内包括一个由1650个连接组成的神经网络。在将其缝在一件衬衫的腋下后,研究人员用该纤维收集了穿着该衬衫的人270分钟体表温度数据,并分析了这些数据如何与不同的身体活动相对应。通过对这些数据的训练,该纤维能够以96%的准确率确定穿着它的人正在进行什么活动。

有了这种分析能力,这些纤维有朝一日可以实时感知和提醒人们的健康变化,如呼吸下降或不规则的心跳,或在训练期间向运动员提供肌肉激活或心率数据。

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