Bəs geyindiyiniz paltar sağlamlığınıza diqqət yetirsəydi? MIT tədqiqatçıları sağlamlıq vəziyyətini və fiziki fəaliyyəti izləyə bilən elastik lif şəklində avtonom proqramlaşdırıla bilən kompüter hazırlayıblar.

Tədqiqat Nature jurnalında dərc olunub .

Tədqiqatçıların bildirdiyinə görə, lif kompüteri olan geyim rahat və maşında yuyula bilirdi və liflər istifadəçi üçün demək olar ki, görünməz idi.

Sinə, bilək və ya barmaq kimi bir nöqtədə yerləşən “geyilənlər” kimi tanınan bədən üzərindəki monitorinq sistemlərindən fərqli olaraq, parçalar və geyimlər həyati orqanlara yaxın olan bədənin geniş sahələri ilə təmasda olmaq üstünlüyünə malikdir. Beləliklə, onlar insan fiziologiyasını və sağlamlığını ölçmək və anlamaq üçün unikal imkan təqdim edirlər.

Fiber kompüter bir elastik lifdə kompüterin bütün zəruri komponentlərini təşkil edən sensorlar, mikrokontroller, rəqəmsal yaddaş, Bluetooth modulları, optik rabitə və batareya da daxil olmaqla bir sıra mikro cihazlardan ibarətdir.

Tədqiqatçılar dörd lifli kompüteri üst hissəyə və bir cüt qamaşa əlavə etdilər, liflər hər bir əza boyunca uzanırdı. Təcrübələrində, hər bir müstəqil proqramlaşdırıla bilən lifli kompüter, istifadəçinin yerinə yetirdiyi məşqləri avtonom şəkildə tanımaq üçün öyrədilmiş maşın öyrənmə modelini idarə etdi və nəticədə orta dəqiqlik təxminən 70% oldu.

Təəccüblüdür ki, tədqiqatçılar fərdi lifli kompüterlərin öz aralarında əlaqə saxlamasına icazə verdikdən sonra onların ümumi dəqiqliyi təxminən 95%-ə yüksəldi.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=2793866484&adk=675901022&adf=746485419&pi=t.ma~as.2793866484&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1740586495&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Ftechxplore.com%2Fnews%2F2025-02-fiber-apparel-apps-wearer.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMzLjAuNjk0My4xMjgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90KEE6QnJhbmQiLCI5OS4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzMy4wLjY5NDMuMTI4Il0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMy4wLjY5NDMuMTI4Il1dLDBd&dt=1740586495399&bpp=4&bdt=3063&idt=-M&shv=r20250224&mjsv=m202502200101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D594147a00c618f4c%3AT%3D1735548631%3ART%3D1740586494%3AS%3DALNI_MYbuCvlfveSCnpeUIQKyQ2DBT11fQ&gpic=UID%3D00000f84124e2904%3AT%3D1735548631%3ART%3D1740586494%3AS%3DALNI_Maf8g334ShSARz9IhljaNTJv-vUzg&eo_id_str=ID%3D639b28d7655b7aa4%3AT%3D1735548631%3ART%3D1740586494%3AS%3DAA-Afjakj_-HiAALGKSfOxRJbP3s&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=5238701411546&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=1770&biw=1519&bih=730&scr_x=0&scr_y=0&eid=95330276%2C31090585%2C95348348%2C95350015&oid=2&pvsid=2856934528429766&tmod=615106203&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C730&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=316

“Bizim bədənimiz hər saniyədə dəri vasitəsilə istilik, səs, biokimyəvi maddələr, elektrik potensialları və işıq şəklində gigabaytlarla məlumat ötürür ki, bunların hamısı fəaliyyətimiz, duyğularımız və sağlamlığımız haqqında məlumat daşıyır. Təəssüf ki, onların əksəriyyəti, hətta hamısı olmasa da, udulur və sonra geyindiyimiz paltarda itirilir” dedi MIT Elm və Mühəndislik materialları üzrə professor Yoel Fink. Elektronika Laboratoriyası (RLE) və Əsgər Nanotexnologiyaları İnstitutu (ISN) və məqalənin baş müəllifidir.

“Biz paltarlara bu vacib məlumatı dəyərli sağlamlıq və fəaliyyət anlayışları şəklində tutmağı, təhlil etməyi, saxlamağı və çatdırmağı öyrədə bilsək, əla olmazmı?”

Sağlamlıq vəziyyətini başa düşmək və zədələrin qarşısını almaq üçün lifli kompüterin istifadəsi tezliklə real sınaqdan da keçəcək. ABŞ Ordusu və Hərbi Dəniz Qüvvələrinin hərbçiləri Arktikada -40 dərəcə Fahrenheit orta temperaturda 1000 kilometr məsafəni əhatə edən bir aylıq qış tədqiqat missiyası həyata keçirəcəklər.

Fiber kompüterləri olan onlarla baza qatlı merinos mesh köynəkləri Musk Ox II adlanan bu missiyada iştirak edən şəxslərin sağlamlığı və fəaliyyəti haqqında real vaxt rejimində məlumat verəcəkdir.

“O qədər də uzaq olmayan gələcəkdə fiber kompüterlər bizə sadə gündəlik geyimlərdən tətbiqlər işlətməyə və dəyərli sağlamlıq və təhlükəsizlik xidmətləri almağa imkan verəcək. Biz ABŞ Ordusu, Hərbi Dəniz Qüvvələri və DARPA-dakı tərəfdaşlarımız vasitəsilə qarşıdan gələn Arktika missiyasında bu gələcəyə baxışları görməkdən məmnunuq. Hərbi qulluqçularımızı ən çətin mühitlərdə təhlükəsiz saxlamağa kömək etmək şərəfli və şərəfli bir işdir”.

Kağızda ona həmmüəlliflər, materialşünaslıq və mühəndislik aspirantı Nikhil Qupta qoşulur; Henry Cheung MEng; və hazırda Stanford Universitetində aspirant olan Syamantak Payra; John Joannopulos, Frensis Raytın fizika professoru və Əsgər Nanotexnologiyaları İnstitutunun direktoru; MIT, Rhode Island Dizayn Məktəbi və Brown Universitetində digərləri kimi.

Fiber fokus

Fiber kompüter RLE-də Fibers@MIT laboratoriyasında on ildən çox iş üzərində qurulur və ilk növbədə ISN tərəfindən dəstəklənir. Əvvəlki işdə tədqiqatçılar yarımkeçirici cihazların , optik diodların, yaddaş qurğularının, elastik elektrik kontaktlarının və sensorların parçalar və geyimlərdə formalaşa bilən liflərə daxil edilməsi üsullarını nümayiş etdirdilər.

“Lakin biz onu necə hazırladığımıza görə lifə daxil edə biləcəyimiz cihazların mürəkkəbliyi baxımından bir divara dəydik. Bütün prosesi yenidən düşünməli olduq. Eyni zamanda, biz onu elastik və çevik etmək istədik ki, ənənəvi parçaların xüsusiyyətlərinə uyğun olsun”, – Gupta deyir.

Tədqiqatçıların öhdəsindən gəldiyi problemlərdən biri silindrik lif və planar çip arasındakı həndəsi uyğunsuzluqdur. Hər bir planar mikrocihazın kənarındakı kiçik, keçirici sahələrə naqilləri birləşdirmək çətin idi və uğursuzluğa meyilli oldu, çünki mürəkkəb mikrocihazlarda çoxlu yastiqciqlar var və bu, hər teli etibarlı şəkildə bağlamaq üçün yer tapmağı getdikcə çətinləşdirir.

Bu yeni dizaynda tədqiqatçılar silindrə bükdükləri interposer adlanan çevik dövrə lövhəsindən istifadə edərək hər bir mikrocihazın 2D pad düzülməsini 3D plana uyğunlaşdırırlar. Onlar buna “maki” dizaynı deyirlər. Sonra, “maki” rulonun tərəflərinə dörd ayrı tel bağlayırlar və bütün komponentləri bir-birinə birləşdirirlər.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=2793866484&adk=675901022&adf=1041534309&pi=t.ma~as.2793866484&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1740586516&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Ftechxplore.com%2Fnews%2F2025-02-fiber-apparel-apps-wearer.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMzLjAuNjk0My4xMjgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90KEE6QnJhbmQiLCI5OS4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzMy4wLjY5NDMuMTI4Il0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMy4wLjY5NDMuMTI4Il1dLDBd&dt=1740586493641&bpp=1&bdt=1305&idt=558&shv=r20250224&mjsv=m202502200101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D594147a00c618f4c%3AT%3D1735548631%3ART%3D1740586494%3AS%3DALNI_MYbuCvlfveSCnpeUIQKyQ2DBT11fQ&gpic=UID%3D00000f84124e2904%3AT%3D1735548631%3ART%3D1740586494%3AS%3DALNI_Maf8g334ShSARz9IhljaNTJv-vUzg&eo_id_str=ID%3D639b28d7655b7aa4%3AT%3D1735548631%3ART%3D1740586494%3AS%3DAA-Afjakj_-HiAALGKSfOxRJbP3s&prev_fmts=0x0%2C540x135%2C1519x730%2C1005x124&nras=3&correlator=5238701411546&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=2&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=3779&biw=1519&bih=730&scr_x=0&scr_y=878&eid=95330276%2C31090585%2C95348348%2C95350015&oid=2&psts=AOrYGskR6C_63iVtWgx-Q-oGT1m8XJpPIQepEg9mCNE-s__SJWMpXfrVXYjUXIvVwstfzVJoeDUay1rFUeeYebUDgbqXCvdFPM6QCIEFmg8&pvsid=2856934528429766&tmod=615106203&uas=3&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C730&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=3&uci=a!3&btvi=3&fsb=1&dtd=23307

“Bu irəliləyiş, mikrokontroller və Bluetooth sensoru kimi daha yüksək funksional hesablama elementlərini fiberə daxil etmək baxımından bizim üçün çox vacib idi” dedi Gupta.

Bu çox yönlü qatlama texnikası müxtəlif mikroelektronik cihazlarda istifadə oluna bilər ki, bu da onlara əlavə funksionallıq daxil etməyə imkan verir.

Bundan əlavə, tədqiqatçılar əvvəllər istifadə etdikləri termoplastiklərdən bir neçə dəfə daha çevik olan bir növ termoplastik elastomerdən istifadə edərək yeni lifli kompüter hazırladılar. Bu material onlara maşında yuyula bilən, nasazlıq olmadan 60 faizdən çox uzana bilən elastik lif yaratmağa imkan verdi.

Fibers@MIT qrupunun 2000-ci illərin əvvəllərində öncül etdiyi termal çəkiliş prosesindən istifadə edərək lifli kompüteri hazırlayırlar. Proses hər bir qoşulmuş mikrocihazı ehtiva edən preform adlanan lifli kompüterin makroskopik versiyasının yaradılmasını nəzərdə tutur.

Bu preforma sobada asılır, əridilir və aşağı çəkilir ki, lif əmələ gətirir, içərisində litium-ion batareyaları da var ki, o, özünü enerji ilə təmin etsin.

“Keçmiş qrup üzvü Juliette Marion elastik keçiricilərin necə yaradılacağını anladı, buna görə də lifi uzatdığınız zaman belə keçiricilər qırılmır. Biz onu uzatarkən funksionallığı qoruya bilərik, bu, toxuculuq kimi proseslər üçün, həm də ümumiyyətlə paltarlar üçün çox vacibdir”, – Gupta deyir.

Səs çıxarın

Fiber kompüter hazırlandıqdan sonra tədqiqatçılar lifi polyester, merinos yunu, neylon və hətta ipək kimi ənənəvi ipliklərlə örtmək üçün örgü texnikasından istifadə edirlər.

Sensorlardan istifadə edərək insan orqanizmi haqqında məlumatların toplanması ilə yanaşı, hər bir lifli kompüter bir paltarda birdən çox lifin əlaqə saxlamasına imkan verən LED və işıq sensorlarını özündə birləşdirir və hesablamalar apara bilən tekstil şəbəkəsi yaradır.

Hər bir fiber kompüter, həmçinin istifadəçi tərəfindən oxuna bilən smartfon kimi bir cihaza simsiz məlumat göndərmək üçün Bluetooth rabitə sistemini ehtiva edir.

Tədqiqatçılar bu rabitə sistemlərindən istifadə edərək, hər bir qolda bir paltarda dörd lifli kompüter tikərək tekstil şəbəkəsi yaratdılar. Hər bir lif çömbəlmə, taxtalar, qol dairələri və ağciyər kimi məşqləri müəyyən etmək üçün öyrədilmiş müstəqil neyron şəbəkəsini idarə edirdi.

“Bizim aşkar etdiyimiz odur ki, bir lifli kompüterin insan fəaliyyətini müəyyən etmək qabiliyyəti bir əzada, qollarda və ya ayaqda yerləşdikdə yalnız təxminən 70 faiz dəqiq idi. Lakin, biz dörd əzada oturan liflərə “səs vermək” imkanı verdiyimiz zaman, onlar birlikdə demək olar ki, 95 faiz dəqiqliyə çatdılar ki, bu da bir çox orqan şəbəkəsi ilə kompüter şəbəkəsi arasında yerləşmənin vacibliyini nümayiş etdirdi. bir-birinə bağlıdır,” Fink deyir.

İrəliləyərək, tədqiqatçılar əlavə mikrocihazları daxil etmək üçün interposer texnikasından istifadə etmək istəyirlər.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=2793866484&adk=675901022&adf=3915976309&pi=t.ma~as.2793866484&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1740586518&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Ftechxplore.com%2Fnews%2F2025-02-fiber-apparel-apps-wearer.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMzLjAuNjk0My4xMjgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90KEE6QnJhbmQiLCI5OS4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzMy4wLjY5NDMuMTI4Il0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMy4wLjY5NDMuMTI4Il1dLDBd&dt=1740586493642&bpp=1&bdt=1305&idt=558&shv=r20250224&mjsv=m202502200101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D594147a00c618f4c%3AT%3D1735548631%3ART%3D1740586494%3AS%3DALNI_MYbuCvlfveSCnpeUIQKyQ2DBT11fQ&gpic=UID%3D00000f84124e2904%3AT%3D1735548631%3ART%3D1740586494%3AS%3DALNI_Maf8g334ShSARz9IhljaNTJv-vUzg&eo_id_str=ID%3D639b28d7655b7aa4%3AT%3D1735548631%3ART%3D1740586494%3AS%3DAA-Afjakj_-HiAALGKSfOxRJbP3s&prev_fmts=0x0%2C540x135%2C1519x730%2C1005x124%2C540x135&nras=3&correlator=5238701411546&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=2&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=5695&biw=1519&bih=730&scr_x=0&scr_y=2788&eid=95330276%2C31090585%2C95348348%2C95350015&oid=2&psts=AOrYGskR6C_63iVtWgx-Q-oGT1m8XJpPIQepEg9mCNE-s__SJWMpXfrVXYjUXIvVwstfzVJoeDUay1rFUeeYebUDgbqXCvdFPM6QCIEFmg8&pvsid=2856934528429766&tmod=615106203&uas=3&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C730&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=4&uci=a!4&btvi=4&fsb=1&dtd=24938

Arktika anlayışları

Fevral ayında hesablama materialları ilə təchiz edilmiş çoxmillətli komanda Arktikada 30 gün və 1000 kilometr məsafə qət edəcək. Parçalar komandanı təhlükəsiz saxlamağa kömək edəcək və gələcək fizioloji “rəqəmsal əkizləşdirmə” modelləri üçün zəmin yaradacaq.

“On ildən çox Arktika əməliyyat təcrübəsinə malik bir lider olaraq, mənim əsas qayğılarımdan biri komandamı zəiflədən soyuq hava xəsarətlərindən necə qoruyub saxlamaqdır – bu həddindən artıq soyuqda operatorlar üçün əsas təhlükədir. Adi sistemlər sadəcə mənə tam mənzərə təqdim etmir. Biz 24/7 üzərimizdə hesablama materialları olan baza qatını geyinəcəyik. yaralandı” dedi ABŞ ordusunun mayoru Hefner, Musk Ox II komandiri.

ABŞ Ordusunun performans fiziologiyası üzrə baş tədqiqatçısı Karl Fridl qeyd etdi ki, MIT proqramlaşdırıla bilən hesablama texnologiyası “gündəlik həyat üçün oyun dəyişdirici” ola bilər.

“Təsəvvür edin ki, yaxın müddətli lifli kompüterlər parçalar və geyimlərdə ətraf mühitə və fərdin fizioloji vəziyyətinə cavab verir, rahatlıq və performansı artırır, sağlamlığın real vaxt rejimində monitorinqini təmin edir və xarici təhlükələrdən qorunur”, – Friedl deyir.

“Əsgərlər sərt mühitlərdə sağ qalma qabiliyyətini artırmaq üçün proqnozlaşdırıcı fizioloji modellərdən və missiyaya uyğun vasitələrdən istifadə edərək süni intellekt sistemləri ilə inteqrasiya olunmuş bu yeni texnologiyanın ilkin tətbiqçiləri və benefisiarları olacaqlar.

“Klassik liflərin və parçaların hesablama və maşın öyrənməsi ilə yaxınlaşması yalnız başlayıb. Biz bu maraqlı gələcəyi təkcə tədqiqat və sahə sınaqları vasitəsilə deyil, həm də Rhode Island Dizayn Məktəbindən professor Anais Missakian tərəfindən tədris olunan MİT Material Elmləri və Mühəndislik Departamentinin “Hesablama Parçaları” kursunda araşdırırıq” deyə Fink əlavə edir.

Daha çox məlumat: Yoel Fink, Tək lifli kompüter tekstil şəbəkələrinə və paylanmış nəticəyə imkan verir, Təbiət (2025). DOI: 10.1038/s41586-024-08568-6 . www.nature.com/articles/s41586-024-08568-6

Jurnal məlumatı: Təbiət Massaçusets Texnologiya İnstitutu tərəfindən təmin edilmişdir