Исследователи из Массачусетского технологического института разработали цифровую структуру. Волокна, встроенные в рубашку, способны обнаруживать, хранить, извлекать, анализировать и передавать полезную информацию и данные, включая температуру тела и физическую активность. На данный момент проведено моделирование электронных волокон. «Эта работа — первая попытка создать ткань, способную хранить и обрабатывать данные в цифровом виде, привнести новое измерение информационного содержания в текстильную продукцию и обеспечить дословное программирование ткани», — заявил Йоэль Финк, старший автор исследования.
Исследование проводилось в тесном сотрудничестве с текстильным факультетом Школы дизайна Род-Айленда (RISD) под руководством профессора Анаис Миссакян.
Это полимерное волокно состоит из сотен квадратных кремниевых микроцифровых чипов. Оно достаточно тонкое и гибкое, чтобы его можно было прокалывать иглами, вшивать в ткани и выдерживать не менее 10 стирок.
Цифровое оптоволокно может хранить большие объёмы данных в памяти. Исследователи могут записывать, хранить и считывать данные по оптоволокну, включая полноцветный видеофайл объёмом 767 КБ и музыкальный файл объёмом 0,48 МБ. Данные могут храниться в течение двух месяцев в случае отключения питания. Оптоволокно состоит примерно из 1650 соединённых нейронных сетей. В рамках исследования цифровые волокна были пришиты к подмышкам рубашек участников, и цифровая одежда измеряла температуру поверхности тела в течение примерно 270 минут. Цифровое оптоволокно может определить, какими видами деятельности занимался человек, носящий его, с точностью 96%.
Сочетание аналитических возможностей и волокон открывает новые возможности для применения: оно позволяет отслеживать проблемы со здоровьем в режиме реального времени, такие как падение уровня кислорода или частоты пульса; предупреждать о проблемах с дыханием; а также создавать одежду на основе искусственного интеллекта, которая может предоставлять спортсменам информацию о том, как улучшить свои результаты, и рекомендации по снижению риска травм (например, Sensoria Fitness). Sensoria предлагает полный спектр умной одежды, предоставляющей данные о здоровье и физической форме в режиме реального времени для повышения производительности. Поскольку волокно управляется небольшим внешним устройством, следующим шагом исследователей станет разработка микрочипа, который можно будет встроить в само волокно.
Недавно Нихаал Сингх, студент инженерного колледжа имени К. Дж. Сомайи, разработал систему вентиляции Cov-tech (для поддержания температуры тела) для комплекта средств индивидуальной защиты врачей. Умная одежда также нашла применение в спортивной одежде, одежде для здравоохранения и национальной обороне. Кроме того, ожидается, что к 2024 или 2025 году годовой объём мирового рынка умной одежды/тканей превысит 5 миллиардов долларов США.
Сроки создания тканей с искусственным интеллектом сокращаются. В будущем такие ткани будут использовать специально разработанные алгоритмы машинного обучения для обнаружения и получения новых знаний о потенциальных биологических закономерностях, а также для оценки показателей здоровья в режиме реального времени.
Это исследование было поддержано Исследовательским управлением армии США, Институтом нанотехнологий солдат армии США, Национальным научным фондом, Фондом океанологии Массачусетского технологического института и Агентством по сокращению угроз обороны США.
Время публикации: 09 июня 2021 г.