Venerdì, 04 Giugno 2021 12:26

Ricerca. Il MIT realizza la prima fibra programmabile

Scritto da
Vota questo articolo
(1 Vota)

Le caratteristiche: contiene memoria, ha sensori di temperatura e adotta un programma di rete neurale addestrato per dedurre l'attività fisica

I ricercatori del MIT, Massachusetts Institute of Technology,, hanno creato la prima fibra con funzionalità digitali, in grado di rilevare, memorizzare, analizzare e dedurre l'attività dopo essere stata cucita in una maglietta.Yoel Fink, professore dei dipartimenti di scienza e ingegneria dei materiali e ingegneria elettrica e informatica, ricercatore principale del laboratorio di ricerca di elettronica e autore dello studio, afferma che le fibre digitali espandono le possibilità per i tessuti di scoprire il contesto di modelli nascosti nel corpo umano che potrebbero essere utilizzati per il monitoraggio delle prestazioni fisiche, l'inferenza medica e la diagnosi precoce delle malattie.

Il team di ricerca descrive le caratteristiche della fibra digitalenella rivista Nature Communications . Fino ad ora, le fibre elettroniche sono state analogiche, trasportando un segnale elettrico continuo, piuttosto che digitale, in cui bit  possono essere codificati ed elaborati in 0 e 1.

"Questo lavoro presenta la prima realizzazione di un tessuto con la capacità di archiviare ed elaborare i dati digitalmente, aggiungendo una nuova dimensione di contenuto informativo ai tessuti e consentendo ai tessuti di essere programmati letteralmente", ribadisce Fink.

La nuova fibra è stata creata inserendo centinaia di chip digitali quadrati in microscala di silicio in una preforma che è stata poi utilizzata per creare una fibra polimerica. Controllando con precisione il flusso del polimero, i ricercatori sono stati in grado di creare una fibra con connessione elettrica continua tra i chip su una lunghezza di decine di metri.

La fibra stessa è sottile e flessibile e può essere passata attraverso un ago, cucita in tessuti e lavata almeno 10 volte senza rompersi. Ed è praticamente impercettibile. Realizzare una fibra digitale "apre diverse aree di opportunità e risolve effettivamente alcuni dei problemi delle fibre funzionali”. Ad esempio, offre un modo per controllare i singoli elementi all'interno di una fibra, da un punto all'estremità della fibra. "Puoi pensare alla nostra fibra - afferma Fink - come ad un corridoio e gli elementi sono come stanze con numeri propri  di stanza digitali e univoci”. Il team di ricerca ha ideato un metodo di indirizzamento digitale che consente loro di "accendere" la funzionalità di un elemento senza accendere tutti gli elementi.

Una fibra digitale può anche immagazzinare molte informazioni in memoria. I ricercatori sono stati in grado di scrivere, archiviare e leggere informazioni sulla fibra, tra cui un file di cortometraggio a colori da 767 kilobit e un file musicale da 0,48 megabyte. I file possono essere archiviati per due mesi senza alimentazione. 

Grazie all'intelligenza artificiale all'interno della memoria della fibra vi è una rete neurale da 1.650 connessioni. Dopo averlo cucito in una maglietta, i ricercatori hanno usato la fibra per raccogliere 270 minuti di dati sulla temperatura corporea superficiale da una persona  e analizzare come questi dati corrispondessero a diverse attività fisiche. Addestrata su questi dati, la fibra è stata in grado di determinare con una precisione del 96% in quale attività era impegnata la persona che la indossava.

Insomma, questo tipo di tessuto potrebbe fornire dati open source di quantità e qualità per estrarre nuovi modelli del corpo di cui non eravamo a conoscenza prima. Con questo potere analitico, le fibre un giorno potrebbero rilevare e avvisare le persone in tempo reale di cambiamenti di salute come un declino respiratorio o un battito cardiaco irregolare, o fornire dati sull'attivazione muscolare o sulla frequenza cardiaca agli atleti durante l'allenamento.La fibra è controllata da un piccolo dispositivo esterno, quindi il prossimo passo sarà progettare un nuovo chip come microcontrollore che possa essere collegato all'interno della fibra stessa.