数字织物——可存储、处理数据的新技术
文/陈根
从通过汗水为可穿戴设备提供能量的可伸缩织物,到从运动中获取能量的衬衫,再到可以形成可穿戴显示器的可织LED纤维,智能纺织品总是能带给人们新的惊喜。
近日,美国麻省理工大学研究人员又发明出一种具有数字功能的纤维,其可感知、存储、分析和推断人体活动,并能够缝制到衣物中。这种数字纤维扩展了织物的可能性,可用于人体机能监测、医疗诊断和早期疾病检测。
该材料由含有数百个微型硅数字芯片预制材料制成聚合物纤维而成,通过精确控制聚合物的流动,制造出一种芯片之间能连续通电的纤维,长度达数十米。这种纤维很细、富有弹性,可穿过针眼缝进布料里,就算被洗数10次也不会分解。甚至,把它缝进衬衫里,也感觉不到它的存在。
研究人员通过在光纤上写入、存储和读取信息来展示他们的数字光纤的功能,其中包括一个767千比特的全彩短片文件和一个0.48兆字节的音乐文件,这两个文件都可以在没有电源的情况下存储两个月。
值得一提的是,该纤维还能与人工智能(AI)结合。研究人员在纤维存储器中构建了一个由1650个连接组成的神经网络,把它缝在衬衫的腋下部位,用这种纤维收集了穿着该衬衫的人270分钟的体温数据,并分析了这些数据是如何与不同的身体活动相对应的。在这些数据的训练下,这种纤维能够以96%的准确率确定穿着它的人所从事的活动。
在纤维中加入AI技术进一步拓展了其应用,带有数字组件的织物可以收集人体大量信息,一些开源数据非常适合机器学习算法,可用于发现新的人体模式。有了这种分析能力,有朝一日,数字纤维可以实时感知并提醒人们的健康变化,比如呼吸功能下降或心率不齐,或在训练期间向运动员提供肌肉活动或心率数据。
该发明首次实现了具有数字存储和数据处理能力的织物,为智能纺织品开拓了一个新天地。未来,具有这种功能的织物可以用于长期的健康监测,以期为人类带来新的福音。
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