Znanstvenici kreirali programabilna vlakna

Istraživači MIT-a su kreirali prvo vlakno s digitalnim sposobnostima koje može osjetiti, pohraniti, analizirati i pratiti aktivnosti nakon što se ušije u odjeću poput majice.

Yoel Fink, profesor na odsjecima za znanost o materijalima i inženjerstvu te za elektrotehniku ​​i računarstvo, glavni istraživač u Istraživačkom laboratoriju za elektroniku i stariji autor studije, kaže da digitalna vlakna šire mogućnosti tkanina da otkriju kontekst skrivenih obrazaca u ljudskom tijelu koji bi se mogli koristiti za praćenje fizičke izvedbe, medicinsku dijagnostiku i rano otkrivanje bolesti.

Fink i njegovi kolege opisuju značajke digitalnih vlakana u časopisu Nature Communications te kažu kako su do sada elektronička vlakna bila analogna, odnosno nosila su kontinuirani električni signal umjesto digitalni, u kojem se bitovi informacija mogu kodirati i obraditi za nule i jedinice.

Novo vlakno nastalo je postavljanjem stotina kvadratnih silicijskih mikroskopski sitnih čipova u predoblik koji je potom korišten za stvaranje polimernih vlakana. Preciznom kontrolom protoka polimera istraživači su uspjeli stvoriti vlakno s neprekidnom električnom vezom između čipova u dužini od nekoliko desetaka metara.

Sama vlakna su tanka i fleksibilna i mogu se provući kroz iglu, ušiti u tkanine i oprati najmanje 10 puta bez lomljenja.

Izrada digitalnih vlakana otvara različita područja mogućnosti primjene i rješava neke probleme funkcionalnih vlakana. Na primjer, nudi način upravljanja pojedinačnim elementima unutar vlakna, od jedne točke na kraju vlakna. "Naše vlakno možete smatrati hodnikom, a elementi su poput soba i svaka ima svoje jedinstvene digitalne brojeve soba", objašnjava doktorand MIT-a Gabriel Loke, jedan od vodećih autora studije i dodaje kako je istraživački tim osmislio digitalnu metodu adresiranja koja vlaknima omogućuje da uključe funkcionalnost jednog elementa bez uključivanja svih elemenata.

"Digitalno vlakno također može pohraniti puno podataka u memoriju. Istraživači su mogli pisati, pohranjivati ​​i učitavati informacije u vlaknu, uključujući datoteku kratkog filma u punoj boji od 767 kilobita i glazbenu datoteku od 0,48 megabajta, a datoteke se mogu pohraniti dva mjesecabez napajanja", navodi Loke.

Vlakno također ulazi u domenu umjetne inteligencije uključivanjem neuronske mreže od 1.650 veza unutar memorije vlakana. Nakon što su ga sašili oko pazuha košulje, istraživači su pomoću vlakana prikupili 270 minuta podataka o površinskoj tjelesnoj temperaturi od osobe koja nosi majicu i analizirali su kako ti podaci odgovaraju različitim tjelesnim aktivnostima. Temeljem tih podataka, vlakno je s 96 posto točnosti moglo utvrditi kojom se aktivnošću bavila osoba koja ga je nosila.

Ovom analitičkom snagom vlakna bi jednog dana mogla u stvarnom vremenu osjetiti i upozoriti ljude na zdravstvene promjene poput problema rada dišnog sustava i nepravilnih otkucaja srca, ili sportašima tijekom treninga dostaviti podatke o aktivaciji mišića i otkucajima srca.

Vlaknom upravlja mali vanjski uređaj, pa će sljedeći korak znanstvenika biti dizajn novog čipa kao mikrokontrolera koji se može povezati unutar samog vlakna.