Dodano: 11 czerwiec 2021r.

Pierwsze programowalne włókno cyfrowe pozwalające monitorować organizm i wykrywać choroby

Naukowcy z MIT stworzyli pierwsze na świecie programowalne włókno cyfrowe, które po wszyciu w materiał koszuli będzie zdolne odbierać oraz przechowywać i analizować dane na temat naszego organizmu. Włókno wyposażono w szereg czujników oraz układ pamięci. Dzięki niemu będzie można monitorować wydajność fizyczną czy nawet wykryć niektóre schorzenia.

Pierwsze programowalne włókno cyfrowe pozwalające monitorować organizm i wykrywać choroby

 

Odkrycia dokonał zespół, którym kierował prof. Yoel Fink specjalizujący się w materiałoznawstwie i inżynierii elektrycznej. Właściwości cyfrowego włókna opisano w czasopiśmie „Nature Communications”. W badaniach wzięli także udział Gabriel Loke Tural Khudiyev z MIT.

Zdaniem prof. Finka cyfrowe włókna poszerzą możliwości tkanin w zakresie odkrywania różnych ukrytych dotąd wzorów w ludzkim ciele. Może to zostać wykorzystane np. do monitorowania wydajności fizycznej czy wczesnego wykrywania chorób. Tkanina ma też zdolność do przechowywania danych.

- To pierwsza tkanina z możliwością przechowywania i przetwarzania danych cyfrowo. Poszerzy to możliwości tekstyliów i pozwoli dosłownie programować tkaniny – mówi Fink.

Pamięć i nie tylko

Nowy materiał został stworzony poprzez umieszczenie setek mikroukładów krzemowych w formie, której użyto do stworzenia włókna polimerowego. Poprzez precyzyjne kontrolowanie przepływu polimeru, naukowcy byli w stanie wyprodukować włókno z nieprzerwanym połączeniem elektrycznym pomiędzy chipami o długości wielu metrów.

Samo włókno jest cienkie i elastyczne, można je nawlec na igłę, wszywać w tkaniny i prać co najmniej 10 razy. Według naukowców wszycie włókna w koszule nie zmienia jej struktury, przez co nie czuć że jest ono na ciele.

- Stworzenie cyfrowego włókna otwiera różne możliwości i rozwiązuje niektóre problemy związane z włóknami funkcjonalnymi – przekonuje Loke. Włókno posiada również tę zaletę, że nie musi działać w całości, a można włączyć tylko jego poszczególne elementy.

Wynalazek może również przechowywać w pamięci wiele informacji. Naukowcy byli w stanie zapisywać i odczytywać dane na włóknie, w tym plik z filmem i plik muzyczny o rozmiarze 0,48 megabajta. Pliki te mogą być przechowywane przez dwa miesiące bez zasilania.

Opracowując swój wynalazek naukowcy myśleli o zastosowaniach takich jak na przykład suknia ślubna, która przechowywałaby muzykę z wesela w splocie tkaniny.

Prof. Fink podkreśla, że badania na MIT były prowadzone w ścisłej współpracy z wydziałem tekstylnym, a prof. Anna Gitelson-Kahn włączyła cyfrowe włókna do rękawa dzianiny, torując w ten sposób drogę do stworzenia pierwszej cyfrowej odzieży.

Sztuczna inteligencja

Podczas testów naukowcy wszyli włókno w rękaw koszuli i monitorowali temperaturę ciała oraz aktywność fizyczną noszącej ją osoby. Zebrali dzięki temu 270 minut danych, a przeszkolony na nich algorytm sztucznej inteligencji był w stanie określić z 96-procentową dokładnością, jaką aktywność podejmowała osoba.

Tkaniny z cyfrowymi komponentami mogą zbierać wiele informacji z całego ciała. - Dane te są idealne dla algorytmów sztucznej inteligencji - przekonuje Loke. - Nasza tkanina pozwoli odkryć nowe wzorce w ciele, o których wcześniej nie wiedzieliśmy – dodaje.

Inteligentne włókna mogłyby pewnego dnia ostrzegać ludzi o zmianach zdrowotnych, takich jak spowolnienie oddechu i nieregularne bicie serca. Dostarczałyby też informacji o aktywacji mięśni lub tętnie podczas treningu.

 

Źródło: MIT, fot. Anna Gittelson/ Roni Cnaani.