该可编程纤维有记忆,可以感知温度

麻省理工学院的研究人员创建了第一个具有数字功能的光纤,能够在缝制成衬衫后感知,存储,分析和推断活动。

麻省理工学院的研究人员创建了第一个具有数字功能的光纤,能够在缝制成衬衫后感知,存储,分析和推断活动。

Yoel Fink是材料科学和工程学系的教授,电气工程和计算机科学,电子首席研究员的研究实验室,研究高级作者说,数字纤维扩大了织物的可能性,可以揭示背景的情况。人体中隐藏的模式可用于身体性能监测,医学推断和早期疾病检测。

或者,有一天您可能会在大日子里穿着的礼服中存放婚礼音乐 – 稍后再详细介绍。

Fink和他的同事描述了当今数字纤维在自然通信中的特征。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,其中可以在0s和1s中编码和处理离散的信息位。

Fink说:“这项工作介绍了面料的首次实现,能够以数字方式存储和处理数据,从而将新的信息内容维度添加到纺织品中,并允许将面料从字面上进行编程。”

麻省理工学院的学生Gabriel Loke和MIT博士后Tural Khudiyev是本文的主要作者。其他合着者MIT博士后Wei Yan;麻省理工学院本科生Brian Wang,Stephanie Fu,Ioannis Chatziveroglou,Syamantak Payra,Yorai Shaoul,Johnny Fung和Itamar Chinn;约翰·乔南波洛斯(John Joannopoulos),弗朗西斯·赖特·戴维斯(Francis Wright Davis)物理学教授兼麻省理工学院士兵纳米技术研究所主任;哈里斯堡科学技术大学硕士学生Pin-Wen Chou;和罗德岛设计副教授安娜·吉特森·卡恩(Anna Gitelson-Kahn)。面料工作是由Anais Missakian教授促进的,他在Risd.Memory等纺织品中拥有Pevaroff-Cohn家族的椅子

新的纤维是通过将数百种平方硅微观芯片放入预形成形式中而创建的,然后将其用于创建聚合物纤维。通过精确控制聚合物的流动,研究人员能够在芯片之间建立具有连续电连接的纤维,该芯片在几十米长的长度上。

纤维本身薄而柔韧,可以通过针,缝制成织物,至少洗涤10次而不会破裂。根据洛克(Loke)的说法,“当您将其放入衬衫中时,您根本无法感觉到它。你不知道它在那里。”

他说,制作数字纤维“打开不同的机会领域,并实际上解决了功能纤维的一些问题。”

例如,从纤维末端的一个点开始,它提供了一种控制纤维内各个元素的方法。 Loke解释说:“您可以将我们的纤维视为走廊,元素就像房间一样,它们每个都有自己独特的数字房间数字。”研究团队设计了一种数字地址方法,使他们可以“打开”一个元素的功能,而无需打开所有元素。数字光纤还可以在内存中存储很多信息。研究人员能够在光纤上编写,存储和阅读信息,包括767千洛伊特全彩色短片文件和0.48兆字节的音乐文件。这些文件可以在没有电源的情况下存储两个月。

洛克说,当他们梦见纤维的“疯狂想法”时,他们考虑了诸如婚纱之类的应用,该婚纱将数字婚礼音乐存储在其结构中,甚至将纤维创作的故事写入其组件中。

Fink指出,麻省理工学院的研究与Missakian领导的RISD的纺织部门密切合作。吉特森·卡恩(Gitelson-Kahn)将数字纤维掺入了针织的服装套筒中,从而为创建第一件数字服装铺平了道路。

图片:Anna Gitelson-Kahn。 Roni Cnaani的照片。

体内人工智能

通过在纤维记忆中包括1,650个连接的神经网络,该纤维还将纤维向前走几步。在衬衫的腋下缝制后,研究人员使用纤维从佩戴衬衫的人那里收集270分钟的表面体温数据,并分析这些数据与不同的体育活动。研究人员说,经过这些数据的培训,纤维能够以96%的精度确定该人所涉及的活动的活动。将AI组件添加到纤维上进一步增加了其可能性。 Loke说,带有数字组件的织物可以随着时间的推移收集大量信息,这些“郁郁葱葱的数据”非常适合机器学习算法。

他说:“这种类型的织物可以提供数量和质量的开源数据,以提取我们以前不知道的新身体模式。”

凭借这种分析能力,有一天纤维可以实时感知和提醒人们健康变化,例如呼吸道下降或不规则的心跳,或在训练期间向运动员传递肌肉激活或心率数据。

该光纤由小型外部设备控制,因此下一步将是将新芯片设计为可以连接在光纤本身中的微控制器。

洛克说:“当我们可以做到这一点时,我们可以称其为纤维计算机。”

这项研究得到了美国陆军士兵纳米技术研究所,国家科学基金会,美国陆军研究办公室,麻省理工学院海洋学补助金和辩护威胁减少局的支持。

经过麻省理工学院新闻的许可转载。阅读原始文章。

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