In un articolo di opinione pubblicato sulla rivista Questione , i membri del gruppo di ricerca Fibers@MIT hanno recentemente elaborato una visione dettagliata di come il settore in rapida crescita delle fibre e dei tessuti avanzati potrebbe trasformare molti aspetti della nostra vita. Per esempio, "abbigliamento intelligente" potrebbe monitorare continuamente la temperatura, frequenza cardiaca, e altri segni vitali, quindi analizzare i dati e fornire avvisi di potenziali condizioni di salute. Diretto dal professor Yoel Fink, il gruppo sta sviluppando fibre e tessuti con proprietà computazionali avanzate. MIT News ha chiesto il dottorato di ricerca. studente Gabriel Loke, chi era l'autore principale dell'articolo, insieme a Fink e altri sei, per approfondire le prospettive della squadra.

D:L'articolo che hai appena pubblicato descrive una visione per un computer in tessuto. Tali computer potrebbero aiutare ad affrontare una situazione di pandemia come quella che affrontiamo ora?

R:L'attuale pandemia ha rivelato la necessità di nuovi paradigmi per valutare la salute di grandi popolazioni in tempo reale. Gli attuali approcci ai test basati sui sintomi sono indicatori in ritardo, e può essere paragonato alla guida solo con lo specchietto retrovisore, per quanto riguarda la diffusione del COVID-19. Quindi, come creiamo sistemi predittivi, lungimirante e in grado di fornire indicatori anticipatori? E se avessi un modo per accedere ai tuoi parametri vitali su base continua? potrebbe sottile, impercettibilmente piccoli cambiamenti diventano segnali di allarme per i problemi di salute di un individuo? E se potessi correlare nello spazio e nel tempo questi cambiamenti per una vasta popolazione, e farlo in tempo reale, identificare la diffusione della malattia?

Nessun oggetto creato dall'uomo è più onnipresente o esposto a dati più vitali degli abiti che tutti indossiamo. Non sarebbe bello se potessimo in qualche modo insegnare ai nostri tessuti a percepire, negozio, analizzare, estratto, e comunicare queste informazioni potenzialmente utili?

In questo pezzo, Descrivo i quattro principi per questo nuovo computer. Primo, le capacità di un singolo filo di fibra avanzeranno rapidamente nel tempo attraverso nuovi progetti di materiali e approcci di fabbricazione di fibre scalabili. Il secondo passo è l'assemblaggio sinergico di queste fibre in un tessuto posizionato in modo univoco per catturare, negozio, ed elaborare grandi quantità di dati rilasciati dai nostri corpi. Il terzo è lo sviluppo di tessuti artificialmente intelligenti, dove algoritmi di apprendimento automatico appositamente progettati e programmati nei tessuti potrebbero scoprire e acquisire nuove intuizioni sui modelli corporei nascosti. Il quarto, i tessuti diventano piattaforme sofisticate per servizi a valore aggiunto rivolti a una vasta popolazione.

D:Descrivi una potenziale "Legge di Moore, " che originariamente descriveva un raddoppio della capacità di calcolo ogni 18 mesi, per lo sviluppo di tessuti computazionali. Potresti descrivere cosa intendi con questo?

A:Affinché emerga una legge di Moore per le fibre, le fibre devono essere composte da più materiali, disposti con precisione all'interno di una singola sezione trasversale della fibra per produrre dispositivi con funzionalità diverse, compreso il calcolo. Il campo delle fibre multimateriali è giovane, rispetto a quella della tecnologia a film sottile per dispositivi a microchip. Ma quello che stiamo vedendo ora nei documenti e nella ricerca è una grande crescita del numero di funzioni che una fibra può esibire.

Per esempio, negli ultimi anni, il metodo di fabbricazione chiamato trafilatura in fibra termica ha portato a una varietà di combinazioni di materiali e funzioni, tra cui il monitoraggio della frequenza cardiaca e la comunicazione ottica. Con una legge di Moore per le fibre, immaginiamo un futuro in cui i tessuti computazionali saranno costantemente aggiornati con nuove funzioni e capacità, simile a come aggiorniamo sempre il software nei nostri computer.

D:Hai delineato una visione a lungo termine e un progetto per il futuro dei tessuti computazionali. Quali ritieni siano i passi più significativi a breve termine in quella direzione che possiamo aspettarci di vedere nei prossimi anni?

R:La cosa più importante è assicurarsi che le persone, in particolare studenti, rendersi conto di cosa sta succedendo nei tessuti e di quanto abili diventeranno presto. Nel nostro gruppo, una miriade di studenti di diverse discipline stanno lavorando alla creazione di computer in tessuto mentre parliamo. Simile all'evoluzione del personal computer, ci sono vaste opportunità per nuove aziende e innovazione in questo spazio. Prevedo che le fibre entrino nel dominio digitale e l'introduzione di input e output in fibra. I computer moderni sono costituiti da milioni di porte logiche, quindi incorporare circuiti e porte digitali in una fibra rappresenta il primo di molti passi verso il raggiungimento di capacità di calcolo complete in fibre e tessuti.

Secondo, per la realizzazione di un computer in tessuto, il passo significativo a breve termine sarà lo sviluppo di architetture di tessuto che consentano alle fibre di comunicare tra loro mantenendo le qualità convenzionali dei tessuti.

Finalmente, per abilitare tessuti con capacità di intelligenza artificiale, l'addestramento di reti utili per previsioni accurate richiede grandi set di dati. Ciò richiede la raccolta di grandi quantità di dati dal nostro corpo. È quindi necessario che i sensori nei tessuti siano il più possibile privi di cuciture e resistenti, in modo che questi sensori possano essere indossati per periodi prolungati. Lavorare su questi fronti come migliorare la flessibilità, lavabilità, e i requisiti di alimentazione dei sensori in fibra ci porteranno un passo avanti nel campionamento pervasivo dei dati del corpo umano.

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un popolare sito che copre notizie sulla ricerca del MIT, innovazione e didattica.