Lumilikha ang mga inhinyero ng MIT ng programmable digital fiber – na may memorya, sensor at AI

Ang mga mananaliksik ng MIT ay lumikha ng unang hibla ng tisyu na may mga digital na kakayahan, handa na upang mangolekta, mag-imbak at pag-aralan ang data gamit ang isang neural network. May-akda: Anna Gitelson. Larawan ni Ronnie Knaani

Una, ang digital fiber ay naglalaman ng memorya, mga sensor ng temperatura, at isang handa na programa ng neural network para sa hinuha tungkol sa pisikal na aktibidad.

З nilikha ng mga mananaliksik ang unang hibla na may mga digital na kakayahan na may kakayahang maunawaan, maiimbak, pag-aralan at outputting na aktibidad pagkatapos ng pagtahi sa isang shirt.

Si Joel Fink, propesor ng material science at electrical engineering, pinuno ng mananaliksik sa electronics science lab at nakatatandang may-akda ng pag-aaral, ay nagsabing pinalawak ng mga digital fibers ang kakayahan ng mga tisyu na ibunyag ang konteksto ng mga nakatagong pattern sa katawan ng tao na maaaring magamit upang masubaybayan pagganap ng pisikal, medikal na pagsusuri at mga natuklasan sa medikal.

O sa ibang araw maaari mong panatilihin ang iyong musika sa kasal sa damit na iyong isinusuot sa malaking araw – higit pa sa paglaon.

Inilalarawan ni Fink at ng kanyang mga kasamahan ang mga tampok ng digital fiber ngayon (Hunyo 3, 2021) Mga komunikasyon ng kalikasan. Hanggang ngayon, ang mga elektronikong hibla ay naging analog – nagdadala ng isang tuluy-tuloy na signal ng elektrisidad – kaysa digital, kung saan ang mga discrete na piraso ng impormasyon ay maaaring ma-encode at maproseso sa pamamagitan ng 0 at 1.

“Ang gawaing ito ay ang unang pagpapatupad ng isang tela na may kakayahang mag-imbak at maproseso ang data nang digital, pagdaragdag ng mga tela ng isang bagong sukat ng nilalaman ng impormasyon at pinapayagan ang tela na ma-program nang literal,” sabi ni Fink.

Ang nangungunang mga may-akda ng artikulo ay ang mag-aaral na nagtapos sa MIT na si Gabriel Loke at MIT na doktor ng mga agham medikal na si Tural Khudiev. Iba pang mga kapwa may-akda ng MIT postdoc na si Wei Yan; Ang mga mag-aaral ng MIT na sina Brian Wang, Stephanie Fu, Ioannis Chaciveraglu, Syamantak Pira, Yoray Shaul, Johnny Fung at Itamar Chin; John Gioanapoulos, tagapangulo ng propesor ng pisika na si Francis Wright Davis at direktor ng MIT Institute of Soldier Nanotechnology; Mag-aaral ng master sa Harrisburg University of Science and Technology Ping-Wen Chow; Ang Paaralan ng Disenyo ng Rhode Island, Associate Professor na si Anna Gitelson-Kahn at Propesor Anais Misakyan, na nagtataglay ng pinuno ng pamilyang Pevoroff-Kohn ng mga tela sa RISD.

Memorya at iba pa

Ang bagong hibla ay nilikha sa pamamagitan ng paglalagay ng daan-daang square square digital chip sa isang blangko, na pagkatapos ay ginamit upang lumikha ng isang polymer fiber. Sa pamamagitan ng tiyak na pagkontrol sa daloy ng polimer, ang mga mananaliksik ay nakalikha ng isang hibla na may tuluy-tuloy na koneksyon sa kuryente sa pagitan ng mga chips na sampu-sampung metro ang haba.

Ang hibla mismo ay manipis at may kakayahang umangkop, maaari itong maipasa sa isang karayom, tinahi sa tela at hinugasan ng hindi bababa sa 10 beses nang hindi sinira. Ayon kay Locke, “Kapag inilagay mo ito sa isang shirt, hindi mo ito nararamdaman. Hindi mo malalaman kung ano ang nandoon. “

Ang paglikha ng digital fiber “ay magbubukas ng iba’t ibang mga posibilidad at talagang malulutas ang ilan sa mga problema ng mga fibers na nagagamit,” sabi niya.

Halimbawa, nag-aalok ito ng isang paraan upang makontrol ang mga indibidwal na elemento sa loob ng isang hibla mula sa isang solong punto sa dulo ng hibla. “Maaari mong isipin ang aming hibla bilang isang koridor, at ang mga elemento ay pareho sa isang silid, at ang bawat isa sa kanila ay may sariling mga digital room number,” paliwanag ni Locke. Ang koponan ng pananaliksik ay nakabuo ng isang paraan ng paghawak sa digital na nagbibigay-daan sa kanila na “paganahin” ang pag-andar ng isang solong elemento nang hindi kasama ang lahat ng mga elemento.

Ang digital fiber ay maaari ring mag-imbak ng maraming impormasyon sa memorya. Ang mga mananaliksik ay nakasulat, nakaimbak at nagbasa ng impormasyon tungkol sa hibla, kasama ang isang buong kulay na 767-kilobit maikling pelikula at isang 0.48-megabyte na file ng musika. Ang mga file ay maaaring maiimbak ng dalawang buwan nang walang lakas.

Nang managinip sila ng “mga nakatutuwang ideya” para sa hibla, sinabi ni Locke, naisip nila ang mga app tulad ng mga damit sa kasal na nag-iimbak ng digital na musika sa kasal sa paghabi ng tela o kahit na naitala ang kasaysayan ng paglikha ng hibla sa mga bahagi nito.

Sinabi ni Fink na ang pananaliksik sa Massachusetts Institute of Technology ay isinasagawa sa malapit na pakikipagtulungan sa departamento ng tela ng RISD sa pamumuno ni Anais Misakyan. Ang Associate Professor na si Anna Gitelson-Kahn ay nagsama ng mga digital fibers sa niniting na manggas ng damit, sa gayon ay nagbibigay daan sa paglikha ng unang digital na damit.

Artipisyal na katalinuhan sa katawan

Ang optical fiber ay tumatagal din ng ilang mga hakbang pasulong sa artipisyal na katalinuhan sa pamamagitan ng pagsasama sa memorya ng hibla ng isang neural network na 1,650 na mga koneksyon. Tinahi ito sa kilikili ng shirt, ginamit ng mga mananaliksik ang hibla upang makolekta ang 270 minuto na data ng temperatura sa ibabaw ng taong nakasuot ng shirt, at pinag-aralan kung hanggang saan tumutugma ang data na ito sa iba’t ibang mga pisikal na aktibidad. Matapos malaman ang data na ito, ang hibla ay nakilala na may 96 porsyento kawastuhan anong aktibidad ang isinagawa ng taong nagsuot nito.

Ang pagdaragdag ng bahagi ng AI sa hibla ay karagdagang nagdaragdag ng mga kakayahan nito, sinabi ng mga mananaliksik. Ang mga tela na may mga digital na sangkap ay maaaring mangalap ng maraming impormasyon sa katawan sa paglipas ng panahon, at ang “napakarilag na data” na ito ay perpekto para sa mga algorithm ng pag-aaral ng makina, sabi ni Locke.

“Ang ganitong uri ng tela ay maaaring magbigay ng dami at kalidad ng bukas na data ng mapagkukunan upang kumuha ng mga bagong sample ng katawan na hindi namin alam tungkol dati,” sabi niya.

Salamat sa kapangyarihang pansuri na ito, ang mga hibla ay maaaring magkaroon ng kahulugan at babalaan ang mga tao sa real time tungkol sa mga pagbabago sa kalusugan, tulad ng mga karamdaman sa paghinga o mga kaguluhan sa ritmo ng puso, o maghatid ng data ng mga atleta sa aktibidad ng kalamnan o rate ng puso sa panahon ng pagsasanay.

Ang hibla ay napapailalim sa isang maliit na panlabas na aparato, kaya ang susunod na hakbang ay upang makabuo ng isang bagong maliit na tilad bilang isang microcontroller na maaaring mai-plug sa mismong hibla.

“Kung magagawa natin ito, maaari natin itong tawaging isang fiber computer,” sabi ni Locke.

Sanggunian: “Ang mga digital electronics sa fibers ay nagbibigay-daan sa paghihinuha sa pagkatuto ng makina na batay sa tela” ni Gabriel Loke, Tural Khudiev, Brian Wang, Stephanie Fu, Semantak Pira, Yora Shaul, Johnny Fung, Ioannis Chaciveraglu, Pin-Wen Jan Chow, Ito, Anna Gitelson-Kahn, John Joannapoulos at Joel Fink, Hunyo 3, 2021, Mga komunikasyon ng kalikasan.
DOI: 10.1038 / s41467-021-23628-5

Ang pag-aaral na ito ay suportado ng U.S. Institute of Soldier Nanotechnology, ang National Science Foundation, ang U.S. Army Office of Research, ang MIT Naval Grant, at ang Defense Threat Reduction Agency.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang Koponan sa Underwater Archeology ay Nakahanap ng 9,000-Taong-Taong Mga Bato ng Artifact

Kredito: Unibersidad ng Texas sa Arlington Ang pangkat ng arkeolohiya sa ilalim ng dagat ay natagpuan ang mga sinaunang obsidian na natuklap na 2,000 milya...

Nabawasan ang Panganib sa Kanser Kabilang sa Mga Pasyente sa Pagkabigo ng Puso na Gumagamit ng Statins

Ang paggamit ng Statin ay na-link sa isang pinababang panganib ng cancer sa mga pasyente na may kabiguan sa puso. Kredito: European Heart...

Tagumpay sa Teknolohiya ng Ultrathin para sa Revolution ng Night Vision – “Ginawa Namin ang Hindi Makikita”

Sinabi ni Dr. Rosso Camacho Morales na ang mga mananaliksik ay "hindi nakikita, nakikita." May-akda: Jamie Kidston, Australian National University Hayaan may ilaw! ...

Kapag Kakulangan sa Trabaho ng mga empleyado, Nakakuha sila ng Paranoid – At Aggressive

Kung ang mga empleyado ay walang kapangyarihan sa lugar ng trabaho, maaari silang makaramdam ng mahina at paranoid. Sa halip, ang paranoia na...

Ang kabuuang solar eclipses ay nag-iilaw sa solar wind

Pinapayagan ng mga espesyal na filter na masukat ang mga siyentipiko ng iba't ibang mga temperatura sa corona sa panahon ng pangkalahatang mga eclipse...

Newsletter

Subscribe to stay updated.