프로그래밍 가능한 디지털 광섬유

연구원들은 셔츠에 꿰매어진 후 활동을 감지, 저장, 분석 및 추론할 수 있는 디지털 기능을 갖춘 섬유를 만들었습니다. 디지털 패브릭은 신체 기능 모니터링, 의학적 추론 및 조기 질병 감지에 사용될 수 있는 인체의 숨겨진 패턴의 맥락을 밝혀냅니다.

지금까지 전자 섬유는 정보의 개별 비트가 0과 1로 인코딩되고 처리될 수 있는 디지털이 아니라 연속적인 전기 신호를 전달하는 아날로그였습니다. 새로운 직물은 데이터를 디지털 방식으로 저장 및 처리하여 직물에 새로운 정보 콘텐츠 차원을 추가하고 직물을 프로그래밍할 수 있도록 합니다.

새로운 섬유는 수백 개의 정사각형 실리콘 마이크로스케일 디지털 칩을 프리폼에 넣은 다음 폴리머 섬유를 만드는 데 사용하여 만들어졌습니다. 폴리머 흐름을 정밀하게 제어함으로써 연구원들은 수십 미터 길이에 걸쳐 칩 사이에 연속적인 전기 연결을 갖는 섬유를 생성할 수 있었습니다. 섬유 자체가 얇고 유연하여 바늘에 통과시켜 천에 꿰매고 10회 이상 세탁해도 끊어지지 않습니다.

디지털 광섬유는 광섬유 끝의 한 지점에서 광섬유 내의 개별 요소를 제어하는 ​​방법을 제공합니다. 연구원들은 모든 요소를 ​​켜지 않고도 한 요소의 기능을 "켜는" 디지털 주소 지정 방법을 고안했습니다.

디지털 광섬유는 메모리에 많은 정보를 저장할 수도 있습니다. 연구원들은 767킬로비트 풀 컬러 단편 영화 파일과 0.48메가바이트 음악 파일을 포함하여 광섬유에 대한 정보를 쓰고, 저장하고, 읽을 수 있었습니다. 전원 없이 2개월 동안 파일을 저장할 수 있습니다.

광섬유는 또한 광섬유 메모리 내에 1,650개의 연결로 구성된 신경망을 포함함으로써 인공 지능으로 한 걸음 더 나아갑니다. 연구진은 셔츠의 겨드랑이 주위를 꿰맨 후 섬유를 사용하여 셔츠를 입은 사람으로부터 270분 동안의 표면 체온 데이터를 수집하고 이러한 데이터가 다양한 신체 활동에 어떻게 대응하는지 분석했습니다. 이 데이터에 대해 훈련을 받은 광섬유는 그것을 착용한 사람이 어떤 활동에 참여했는지 96%의 정확도로 결정할 수 있었습니다.

광섬유에 AI 구성 요소를 추가하면 가능성이 더욱 높아집니다. 디지털 구성 요소가 있는 패브릭은 시간이 지남에 따라 신체 전반에 걸쳐 정보를 수집할 수 있으며 이러한 풍부한 데이터는 기계 학습 알고리즘에 적합합니다. 이러한 유형의 직물은 새로운 신체 패턴을 추출하기 위한 양과 품질의 오픈 소스 데이터를 제공할 수 있습니다.

이 분석 능력을 통해 섬유는 언젠가 사람들에게 호흡 감소 또는 불규칙한 심장 박동과 같은 건강 변화를 실시간으로 감지하고 경고하거나 훈련 중 운동 선수에게 근육 활성화 또는 심박수 데이터를 전달할 수 있습니다. 광섬유는 작은 외부 장치에 의해 제어되므로 다음 단계는 광섬유 자체 내에서 연결할 수 있는 마이크로컨트롤러로 새 칩을 설계하는 것입니다.