Inženýři MIT vytvářejí programovatelné digitální vlákno s pamětí, senzory և AI

Vědci z MIT vytvořili první digitální vlákno s digitálními schopnostmi, které je připraveno shromažďovat, ukládat a analyzovat data prostřednictvím neuronové sítě. Uznání: Anna Gittelson. Foto Ronnie Knaani

V první digitální vlákno obsahuje paměť, teplotní senzory a program neuronové sítě navržený k odvození fyzické aktivity.

S: Vědci vytvořili první vlákno s digitálními schopnostmi, které lze po ušití do trička nahmatat, uložit, analyzovat a uzavřít.

Joel Fink, profesor vědy o materiálech a elektrotechnice a hlavní autor výzkumu v základní laboratoři elektroniky, říká, že digitální vlákna rozšiřují schopnost látek odhalit skryté vzorce lidského těla. lze použít pro monitorování fyzické aktivity, lékařské zprávy վաղ včasné odhalení nemoci.

Nebo možná jednoho dne necháte svou svatební hudbu ve velkých šatech, které jste měli na velký den – později.

Fink a jeho kolegové dnes popisují vlastnosti digitálních vláken (3. června 2021) Příroda komunikaceDosud byla elektronová vlákna analogická. Nesli spojitý elektrický signál, ne digitální, kde by mohly být kódovány diskrétní bity informací zpracovávané od 0 do 1.

„Tato práce představuje první realizaci textilií se schopností digitálně ukládat a zpracovávat data a přidávat nový rozměr informačnímu obsahu v textiliích, což umožňuje doslova programování textilií,“ říká Fink.

Kandidát na vědu MIT Gabriel Locke և spoluautoři příspěvku MIT Postdoctoral Fellow Թուր.. Další spoluautoři MIT Postdoctoral Wei Yan; Studenti MIT Brian Wang, Stephanie Fun, Ioannis Chatsiveroglu, Siamantak Payran, Yoray Shaul, ny Oni Fung և Itamar Chin; John onannopoulos, profesor fyziky na židli Francise Wrighta Davise տնօրեն ředitel institutu pro nanotechnologie vojáků MIT; Pin-Wen Chou, postgraduální student na Harrisburg University of Science and Technology; Profesorka Anna Gitelson-Kahn, profesorka na Rhode Island School of Design, profesorka Anais Misakyan, která je předsedkyní skupiny RISD Textile Pevaroff-Cohn Family.

Paměť և více

Nové vlákno bylo vytvořeno vložením stovek čtverců křemíkových mikroskopických digitálních čipů do prototypu, který byl poté použit k vytvoření polymerního vlákna. Přesnou kontrolou toku polymerů se vědcům podařilo vytvořit vlákno s nepřetržitým elektrickým spojením mezi čipy, dlouhé desítky metrů.

Samotné vlákno je tenké a pružné, lze jej protáhnout jehlou, všít do látek, alespoň 10krát prát, aniž by se lámalo. Podle Lockeho: „Když si to dáte do košile, vůbec to necítíte. Nevěděli byste, že to tam bylo. “

„Výroba digitálních vláken“ otevírá širokou škálu možností; ve skutečnosti řeší některé problémy funkčních vláken, “říká.

Například nabízí způsob ovládání jednotlivých prvků uvnitř vlákna z jednoho koncového bodu vlákna. „Naše vlákno si můžete představit jako chodbu, և prvky jsou jako místnosti, և každý má svá vlastní jedinečná čísla digitálních místností,“ vysvětluje Locke. Výzkumný tým vyvinul metodu digitálního adresování, která jim umožňuje „propojit“ funkčnost jednoho prvku bez nutnosti připojení všech prvků.

Digitální vlákno může také ukládat spoustu informací do paměti. Vědci dokázali psát, ukládat a číst informace o vláknech, včetně 767 kilobajtů barevného krátkého filmu a 0,48 megabajtu hudby. Soubory lze bez elektřiny ukládat dva měsíce.

Když snili o tom, že budou mít „bláznivé nápady“ z vlákna, řekl Locke, pomysleli si na vzory podobné svatebním šatům, které by udržovaly digitální svatební hudbu v látce, nebo dokonce psát příběh vlákna v jejích součástech.

Fink poznamenává, že výzkum na MIT úzce spolupracoval s textilním oddělením RISD, vedeným Anaisem Misakyanem. Docentka Anna Gitelson-Kan začlenila digitální vlákna do pletených oděvů a připravila tak cestu pro vytvoření prvních digitálních oděvů.

Umělá inteligence těla

Fiber také podniká několik kroků k umělé inteligenci, včetně 1650-linkové neurální sítě ve vláknové paměti. Po našití na spodní část trička vědci shromáždili 270 minut údajů o tělesné teplotě od osoby, která má košili և, aby analyzovali, jak data odpovídají různým fyzickým aktivitám. Vlákno vyrobené z těchto údajů bylo schopné určit 96% Přesnost: jaké činnosti nositel dělal?

Vědci tvrdí, že přidání součásti AI k vláknu zvyšuje jeho potenciál. Tkaniny s digitálními součástmi mohou v průběhu času ukládat velké množství informací tělem a tato „svěží data“ jsou ideální pro algoritmy strojového učení, říká Locke.

„Tento typ látky může poskytnout data o kvalitě otevřeného zdroje pro nové vzorky těla, o kterých jsme dříve nevěděli, že existují,“ říká.

Díky této analytické síle mohou vlákna jednoho dne vnímat v reálném čase և varovat před změnami ve zdraví lidí, jako je dušnost nebo nepravidelný srdeční rytmus, nebo přenášet data sportovcům o aktivaci svalů nebo srdečním rytmu během tréninku.

Vlákno je ovládáno malým externím zařízením, takže dalším krokem bude navrhnout nové čipy jako mikrokontrolér, který lze připojit přímo uvnitř vlákna.

„Jakmile to dokážeme, můžeme tomu říkat počítač z optických vláken,“ řekl Locke.

Odkaz. „Digitální elektronika ve vláknech umožňuje uzavření strojového učení na bázi textilií“: Gabriel Loke, Tural Khudi, Brian Wang, Stephanie Fu, Siamantak Pyra, Yoray Shaul, ny oni Fung, Ioannis Chatsiverogun, P, Anna Gitelson-Kan, onannopoulos և Joel Fink, 3. června 2021 Příroda komunikace,
DOI: 10.1038 / s41467-021-23628-5:

Tento výzkum podpořili US Army Soldier Institute of Nanotechnology, National Science Foundation, US Army Research Office, MIT Sea Grant a Defence Threat Reduction Agency.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Drsná kůra, která se v noci ozývá, vede k objevení nových druhů

V lesích západní a střední Afriky se v noci ozývají hlasitá volání hybridů stromů - malých, býložravých savců, ale jejich zvuk se liší podle...

Nástroj Nový nástroj určený k podpoře vývoje a vývoje automobilových vozidel

Schematický vnitřní provoz elektrod v palivovém článku և kapacita základních parametrů. Půjčka:Heinz a kol., 2021: Široké používání tradičních vozidel na vodíkový pohon nad tradičními...

Identifikace velmi počátečních kroků, které vedou k rozvoji rakoviny

Konfokální mikrofotografie tenkého střeva myši pomocí technologie Red2Onco. S Red2Onco můžete označit onkogenní mutantní klony (červené klony) a běžné nebo divoké klony (žluté...

Neandertálci a raná moderní lidská kultura koexistovali vedle starších tradic již více než 100 000 let

Výzkum Fakulty antropologie a ochrany na University of Kent zjistil, že jedna z prvních kultur kamenných nástrojů známá jako Acheulean trvala pravděpodobně o desítky...

Snadná věda: co jsou sterilní neutrina?

Sterilní neutrina jsou speciální typ neutrin, který byl navržen k vysvětlení některých neočekávaných experimentálních výsledků, ale nakonec nebyl objeven. Vědci je hledají v...

Newsletter

Subscribe to stay updated.