Ученые представили прорыв в области умных тканей, создав первый в мире компьютер, полностью встроенный в гибкое волокно. Новая разработка способна выполнять сбор данных, их обработку, хранение и передачу результатов, а также выдерживает стирку в обычной стиральной машине, передает inbusiness.kz со ссылкой на livescience.com.
По данным исследования, опубликованного в журнале Nano-Micro Letters, каждое эластичное волокно содержит восемь устройств, среди которых четыре сенсора — фотодетектор, датчик температуры, акселерометр и датчик фотоплетизмограммы (PPG), фиксирующий изменения светопоглощения кожей. Дополнительно в волокно встроены микроконтроллер, два модуля связи и блок управления питанием. Все эти элементы образуют полноценную систему, способную собирать и анализировать информацию в реальном времени.
Разработчики отмечают, что новое решение устраняет главный недостаток прежних смарт-текстилей — отсутствие вычислительных модулей в самих волокнах.
"Это замечательное улучшение подчеркивает огромный потенциал многоволоконного совместного сбора данных и распределенного анализа, предлагая трансформационный подход к созданию интеллектуальных носимых систем, которые объединяют локальные вычисления и сетевое принятие решений для обеспечения надежной и точной работы", — говорится в исследовании.
Для проверки эффективности ученые вшили четыре таких волокна в рукав и штанины одежды и попросили добровольца выполнить серию упражнений с весом собственного тела, включая приседания, выпады и планку. Каждое волокно работало на индивидуально обученной нейронной сети, имитирующей работу человеческого мозга. Это позволило системе в реальном времени распознавать различные движения, включая вращения рук и изменения позы.
Результаты оказались впечатляющими: одно волокно обеспечивало точность распознавания движений на уровне 67%, а использование четырех волокон одновременно повысило показатель до 95%. Такой эффект демонстрирует, что объединение волокон в единую сеть значительно увеличивает надежность анализа данных и открывает путь к созданию высокоточных носимых систем для спорта, медицины и других сфер.
Однако исследователи признают, что для масштабирования технологии необходимо решить задачи оптимизации скорости обмена данными, снижения энергопотребления и увеличения пропускной способности каналов связи. В будущем планируется разработка специальных протоколов коммуникации с высокой пропускной способностью и низкой задержкой, что позволит интегрировать сотни таких волокон в одну систему и создать действительно "умную" одежду, способную в режиме реального времени взаимодействовать с человеком.
Разработка открывает перспективы не только для создания "умной" одежды, но и для появления новых форм носимых компьютеров, которые смогут работать автономно и обеспечивать точный анализ состояния организма. Ученые уверены, что этот шаг станет основой для следующего поколения текстильной электроники, объединяющей моду и высокие технологии.
Читайте по теме:
Как себя чувствуют крысы после внедрения ИИ в мозг – ученые
