Новая, почти незаметная электроника в сочетании с искусственным интеллектом может изменить привычное понимание отслеживания (скрининга) проблем со здоровьем. Вот что может "электронная кожа".
"Гибкая" электроника становится все более доступной для повседневного использования. Вскоре технологию можно будет использовать как точные датчики, прикрепленные к коже, для мониторинга состояния здоровья. Это было бы похоже на высокотехнологичный медицинский центр прямо под рукой. Такое устройство разрабатывается в рамках проекта между Аргоннской национальной лабораторией Министерства энергетики США (DOE) и Притцкеровской школой молекулярной инженерии (PME) Чикагского университета. Вот как работает "электропластырь".
Измерение здоровья
При регулярном ношении подобная электроника будущего потенциально может заранее обнаруживать возможные проблемы со здоровьем (болезни сердца, рак или рассеянный склероз) еще до появления очевидных симптомов. Устройство также может выполнять персонализированный анализ данных о состоянии здоровья. «Диагноз для одних и тех же показателей здоровья может различаться в зависимости от возраста человека, истории болезни и других факторов. Такой диагноз, когда информация о состоянии здоровья постоянно собирается в течение длительного периода, требует очень большого объема данных», - отметил Сихонг Ван, доцент в UChicago PME.
Так, "электропластырь" (или "электронная кожа") будет собирать и обрабатывать огромное количество данных, намного превышающее то, что сегодня могут делать даже лучшие умные часы. Притом разработка потребляет очень мало электроэнергии. Чтобы удовлетворить такую потребность, ученые обратились к "нейроморфным вычислениям". Эта технология искусственного интеллекта имитирует работу мозга, обучаясь на прошлых наборах данных и извлекая уроки из опыта. Его преимущества включают совместимость с растяжимым материалом, более низкое энергопотребление и более высокую скорость, чем у других типов ИИ.
Другая проблема, которую решали исследователи, - интеграция электроники в эластичный материал, похожий на кожу. Ключевым материалом обычно является полупроводник. В современной электронике, используемой в сотовых телефонах и компьютерах, это обычно твердый кремниевый чип. Растягиваемая электроника требует, чтобы полупроводник был очень гибким материалом, способным проводить электричество. Похожий на кожу нейроморфный «чип» ученых состоит из тонкой пленки пластикового полупроводника в сочетании с растяжимыми электродами из золотой нанопроволоки.
«Умный» пластырь
В качестве одного из тестов команда создала устройство с искусственным интеллектом и научила его отличать сигналы здоровой электрокардиограммы (ЭКГ) от четырех различных сигналов, указывающих на проблемы со здоровьем. После обучения устройство более чем на 95 % правильно распознавало сигналы ЭКГ. Воздействие интенсивного рентгеновского излучения показало, как молекулы, из которых состоит материал устройства, похожего на кожу, реорганизуются при удвоении длины. Эти результаты предоставили информацию на молекулярном уровне для лучшего понимания свойств и устойчивости материала перед растяжением.
«Несмотря на то, что наше устройство по-прежнему требует дальнейшего развития по нескольким направлениям, однажды оно может изменить правила игры, благодаря чему каждый сможет получать информацию о состоянии своего здоровья гораздо более эффективным способом», — подытожил Сихонг Ван.