Вскоре ваша одежда сможет отслеживать ваши жизненные показатели, анализировать результаты и предупреждать вас о рисках для здоровья.
В статье, опубликованной в журнале Matter, члены исследовательской группы Fibers @ MIT недавно изложили подробное видение того, как быстро растущая область современных волокон и 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, группа разрабатывает волокна и ткани с передовыми вычислительными свойствами. MIT News попросил аспиранта Габриэля Локе, который был ведущим автором статьи, вместе с Финком и шестью другими, уточнить взгляды команды.
Вопрос: В только что опубликованной вами статье описывается видение фабричного 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. Так как же 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 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 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 с течением времени благодаря новым конструкциям материалов и масштабируемым подходам к изготовлению волокон. Второй шаг - синергетическая сборка этих волокон в ткань, уникально расположенную 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 телесных 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 краткосрочных 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. В нашей группе множество студентов из разных дисциплин работают над созданием фабричных компьютеров, пока мы говорим. Как и в случае эволюции персональных компьютеров, в этом пространстве открываются широкие возможности для новых компаний и инноваций. Я ожидаю, что волокна войдут в цифровую область и введут ввод и вывод волокна. Современные компьютеры состоят из миллионов логических вентилей, поэтому объединение цифровых микросхем и вентилей 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 полезных сетей для точных прогнозов требуются большие наборы данных. 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, моемости и требований к мощности волоконно-оптических датчиков, позволит нам сделать шаг вперед в повсеместной выборке данных человеческого тела.
