过去十年广泛采用可穿戴技术大大改变了我们接收、分享和处理数据的方式。麻省理工学院研究者开发出智能数字纤维,能感测、存储和处理数据,同时融入传统织物近期内,这一进步可大幅扩展可穿戴技术能力
麻省理工学院研究者创建了第一个拥有数字功能的编织机,准备使用神经网络收集、存储和分析数据图片感想Anna Gitelson-Kahn照片由RoniCnaani/MIT提供
可穿戴技术目前是最快速推进部门之一,比智能手机开发速度快。智能手表和智能眼镜等可穿工具改变了我们接收、使用和分享数据的方式,特别是在健康监控、运动感知和人机交互作用方面。
能够实时检测和监测个人健康参数(如体温、心脏和呼吸速率)或识别出汗和吸气生物标志的可穿装置以手环、镜头和头带等各种形式商业化
穿戴技术电子纹理健康监控
然而,大多数可用可穿戴系统坚持少数具体形式因子通常由不软化设备组成,放置在相对小部分人体上,限制设备与皮肤之间的接触区反过来,这可能限制参数类型,这些设备可检测和我们与设备交互方式未来用户可能因携带实机而感到不便
造型和服装在人命中无处不在与人体密切接触时,它们是非侵入性检测生命标志和监测皮肤生理过程的理想平台
探索数种方法将电子设备整合到纺织织物中,例如金属包裹纹理和织物导电墨打印作为温度、湿度或气感应器但这些智能织物大面积(全体)感知无法扩充,无法提供伸展性和非限制移动性
软聚合器Fiber集成电路
新数字纤维链由美国马萨诸塞理工学院研究组创建亚博网站下载Yoel Fink来自材料科学工程系,可能证明是解决上述某些问题的办法
创新纤维集成数以百计微尺度电子组件,可实现多位可解决数字函数同时,柔性聚合物可无缝编织成电子织物
师傅Fink团队使用热画过程,广泛用于光纤制造中,编织复合纤维并加精密嵌入并连通微芯片第一,宏前形创建时所有纤维组件都以专用模式排列。前形组合为聚碳酸酯和聚(甲二甲二联)聚合层三明治,微孔插入中机以保持微芯片口袋按26.56摄氏度的特定角编译预形包含三种方形微芯片类型(温度传感器0.84毫米大小,低容量内存设备0.5毫米大小和略大高容量内存设备),四角有精确机式接触板
四通线(直径25微米)铺设前形微芯片顶部,第五通线(直径50微米)则在前形对面用作反向线线
整个集成后加热并伸展形成纤维进程拉伸前形(加所有组件)并同时包定跨线并同时保留组件相对位置微芯片的具体取向确保四条双平面通路与芯片上四条个人接触板的精确连接最终结果为软纤维直径约300微米和视绘图比约5cm20微米间距
内存处理电源编译
最显著的是,由此产生的电子纤维薄软化,可穿针线或缝入织物中复合聚合核提供杰出机械性能-纤维在失效前可半曲3mm并至少清洗10次而不拆解
研究者使用标准数字寻址协议2C)允许单个访问并控制每个微芯片
电子聚合纤维嵌入衬里数日内收集并存储270分钟表层温度数据并允许研究人员实时监控穿戴者体能活动机载存储处理电量足以存储并播放767kb全色短片和0.48MBytes音乐文件
可穿人工智能
电子聚合纤维能力最优证明是实施神经网络,在纤维内存内有1650神经连接
研究人员通过机器学习算法培训神经网络识别存储在同一纤维中数据中的温度-时间-活动相关模式带未知温度-时间数据集时, 纤维神经网络识别96%精度的物理活动类型
将数字纤维有效转换成分布式智能传感器网络,可绘制横跨身体不同地区的多重物理活动生理参数
使用这种分析能力电子纤维可个人化保健实时检测和分析呼吸变化或异常心跳并提前通知用户健康相关问题
参考并深入阅读
G.乐高et al.2021 纤维内数字电子帮助织造机学习推理纳特通信公司12,3317https://doi.org/10.1038/s41467-021-23628-5
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