美國麻省理工大學(xué)研究人員首次創(chuàng)造了一種具有數(shù)字功能的纖維，能夠縫制到針織衣物中，可感知、存儲(chǔ)、分析和推斷人體活動(dòng)。研究人員稱，數(shù)字纖維擴(kuò)展了織物的可能性，可用于人體機(jī)能監(jiān)測、醫(yī)療診斷和早期疾病檢測，還有助于未來創(chuàng)造出“數(shù)碼服裝”。相關(guān)研究發(fā)表在3日的《自然通訊》雜志上。
此前的電子纖維攜帶的連續(xù)電信號(hào)是模擬的，而非數(shù)字的。論文作者、麻省理工大學(xué)材料科學(xué)和電氣工程教授約爾·芬克表示，這項(xiàng)工作首次實(shí)現(xiàn)了一種能夠數(shù)字化存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)的織物，為織物增加了新的信息維度，并允許對(duì)織物進(jìn)行逐字編程。
研究人員將數(shù)百個(gè)方形的微型硅數(shù)字芯片放入預(yù)制材料，再將預(yù)制材料制成聚合物纖維。通過精確控制聚合物的流動(dòng)，制造出一種芯片之間能連續(xù)通電的纖維，長度達(dá)數(shù)十米。
這種纖維很細(xì)、很有彈性，可穿過針眼，縫進(jìn)布料里，被洗10次后也不會(huì)分解。論文作者、麻省理工學(xué)院博士生加布里埃爾·洛克說：“當(dāng)你把它縫進(jìn)襯衫后，根本感覺不到它的存在。”
研究人員表示，制造數(shù)字纖維還解決了功能纖維的一些問題。例如，它提供了一種從纖維末端的一個(gè)點(diǎn)控制光纖內(nèi)單個(gè)元素的方法。
數(shù)字纖維還可以存儲(chǔ)大量信息。研究人員能夠在纖維里寫入、存儲(chǔ)和讀取信息，包括一個(gè)767KB的全彩視頻和0.48MB的音樂。這些文件可以在沒有電源的情況下存儲(chǔ)兩個(gè)月。洛克說：“或許有一天，你能把你大喜之日要播放的音樂儲(chǔ)存在你的婚禮禮服中。”
數(shù)字纖維還能與人工智能(AI)結(jié)合。研究人員在纖維存儲(chǔ)器中構(gòu)建了一個(gè)由1650個(gè)連接組成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，把它縫在襯衫的腋下部位，用這種纖維收集了穿著該襯衫的人270分鐘的體溫?cái)?shù)據(jù)，并分析了這些數(shù)據(jù)是如何與不同的身體活動(dòng)相對(duì)應(yīng)的。在這些數(shù)據(jù)的訓(xùn)練下，這種纖維能夠以96%的準(zhǔn)確率確定穿著它的人所從事的活動(dòng)。
研究人員說，在纖維中加入AI技術(shù)進(jìn)一步拓展了其應(yīng)用。洛克說，帶有數(shù)字組件的織物可以收集人體大量信息，一些開源數(shù)據(jù)非常適合機(jī)器學(xué)習(xí)算法，可用于發(fā)現(xiàn)新的人體模式。
有了這種分析能力，有朝一日，這種纖維可以實(shí)時(shí)感知并提醒人們的健康變化，比如呼吸功能下降或心率不齊，或在訓(xùn)練期間向運(yùn)動(dòng)員提供肌肉活動(dòng)或心率數(shù)據(jù)。(實(shí)習(xí)記者 張佳欣)
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