На этой фотографии ткани вы можете видеть зеленый свет функциональных волокон. «Никакие объекты, созданные человеком, не являются более вездесущими и не подвергаются воздействию более важных данных, чем одежда, которую мы все носим», – говорит кандидат наук Габриэль Лок. «Разве не было бы замечательно, если бы мы могли как-то научить наши ткани воспринимать, хранить, анализировать, извлекать и передавать эту потенциально полезную информацию?»
Дэвид Л. Чендлер | MIT News Office. В статье, опубликованной в журнале Matter, члены исследовательской группы Fibers @ MIT недавно изложили подробное видение того, как быстро растущая область современных тканей может трансформировать многие аспекты нашей жизни. Например, «умная одежда» может непрерывно контролировать температуру, частоту сердечных сокращений и другие показатели жизненно важных функций, а затем анализировать данные и давать предупреждения о возможных состояниях здоровья. Возглавляемая профессором Йоэлем Финком ( Professor Yoel Fink), группа разрабатывает ткани с вычислительными свойствами. MIT News попросил аспиранта Габриэля Локе (PhD Gabriel Loke) – автором статьи, вместе с Финком и шестью другими, уточнить взгляды команды.
Вопрос: В только что опубликованной вами статье описывается видение тканевого компьютера. Могут ли такие компьютеры помочь справиться с пандемической ситуацией, с которой мы сталкиваемся сейчас?
Ответ: Нынешняя пандемия выявила необходимость новых парадигм для оценки состояния здоровья больших групп населения в режиме реального времени. Современные подходы к тестам на основе симптомов являются запаздывающими индикаторами, и их можно сравнить с вождением только с зеркалом заднего вида, если говорить о распространении Covid-19. Мы создаем системы, которые являются прогнозирующими, ориентированными на будущее и могут обеспечить опережающие показатели. Что если бы у вас был способ получить доступ к своим жизненно важным показателям на постоянной основе? Могут ли незаметные и небольшие изменения стать ранними предупреждающими знаками для здоровья человека? Что, если бы вы могли соотнести эти изменения в пространстве и времени для большой популяции и сделать это в режиме реального времени, чтобы определить уровень распространение болезни?Никакие объекты, созданные человеком, не являются более вездесущими и не подвергаются воздействию более важных данных, чем одежда, которую мы все носим. Разве не было бы замечательно, если бы мы могли как-то научить наши ткани воспринимать, хранить, анализировать, извлекать и передавать эту потенциально полезную информацию? В этой части я опишу четыре принципа для этого нового компьютера. Во-первых, возможности одной нити волокна будут быстро развиваться, благодаря новым конструкциям материалов и масштабируемым подходам к изготовлению волокон. Второй шаг – синергетическая сборка этих волокон в ткань для сбора, хранения и обработки огромных объемов данных, выделяемых нашим телом. Третий – это разработка искусственно интеллектуальных тканей, где специально разработанные алгоритмы машинного обучения, запрограммированные в ткани, могут раскрыть и получить новое понимание скрытых моделей. В-четвертых, ткани становятся изощренной платформой для услуг с добавленной стоимостью, обслуживающих большое население.
Вопрос: Вы описываете потенциальный «закон Мура», который первоначально описывал удвоение вычислительной мощности каждые 18 месяцев для разработки вычислительных структур. Не могли бы вы описать, что вы подразумеваете под этим?
Ответ: Для появления закона Мура волокна должны состоять из множества материалов, точно расположенных в одном поперечном сечении волокна, для создания устройств различной функциональности, включая вычислительные. Область мультиматериальных волокон является молодой, по сравнению с областью тонкопленочных технологий для микрочиповых устройств. Но то, что мы видим сейчас в статьях и исследованиях, – это значительный рост числа функций, которые может выполнять волокно.Например, в последние несколько лет метод изготовления, называемый тепловым волочением, привел к появлению множества комбинаций материалов и функций, включая мониторинг сердечного ритма и оптическую связь. С Законом Мура для волокон мы представляем будущее, в котором вычислительные структуры будут постоянно обновляться новыми функциями и возможностями, подобно тому, как мы постоянно обновляем программное обеспечение на наших компьютерах.
Вопрос : Вы изложили долгосрочное видение и план будущего вычислительных структур. Что вы видите в качестве наиболее важных шагов в этом направлении, которые мы можем ожидать в ближайшие несколько лет?
О: Самое главное, чтобы люди, в особенности студенты, понимали, что происходит с тканями, и насколько они скоро смогут стать умными. В нашей группе множество студентов из разных дисциплин работают над созданием фабричных компьютеров уже сегодня. Как и в случае эволюции персональных компьютеров, в этом пространстве открываются широкие возможности для новых компаний и инноваций. Я ожидаю, что смарт-волокна войдут в цифровую область. Современные компьютеры состоят из миллионов транзисторов, поэтому объединение цифровых микросхем в оптоволоконный кабель, представляет собой первый из многих шагов на пути к достижению полных вычислительных возможностей в оптоволоконных сетях и структурах.
Во-вторых, для реализации фабричного компьютера важным краткосрочным шагом будет разработка тканевых архитектур, которые позволяют волокнам связываться друг с другом, сохраняя при этом обычные качества тканей.
И, наконец, чтобы задействовать структуры с возможностями искусственного интеллекта, для обучения сетей и точных прогнозов, требуются большие наборы данных (BIG DATA). Это требует сбора большого количества данных от нашего тела. Затем необходимо, чтобы датчики из ткани были как можно более бесшовными и устойчивыми, чтобы эти датчики можно было носить в течение продолжительного времени. Работа над этими направлениями, такими как: повышение гибкости, износостойкости (к стирке и носке), требований к мощности волоконно-оптических датчиков, позволит нам сделать шаг вперед в повсеместной выборке данных человеческого тела.
Ссылка: https://news.mit.edu/2020/smart-fabrics-future-0508
Уважаемые читатели, чтобы не пропустить наши свежие статьи вы можете подписаться на наш Телеграм-канал. Оставляйте комментарии, ставьте лайки, делайте репосты (кнопки соцсетей есть в конце каждого материала). Ваше участие нам очень важно!
