I en åsiktsartikel publicerad i tidningen Materia , medlemmar av Fibers@MIT -forskargruppen lade nyligen fram en detaljerad vision för hur det snabbt växande fältet av avancerade fibrer och tyger kan förändra många aspekter av våra liv. Till exempel, "smarta kläder" kan kontinuerligt övervaka temperaturen, hjärtfrekvens, och andra vitala tecken, analysera sedan data och varna för potentiella hälsotillstånd. Leds av professor Yoel Fink, gruppen utvecklar fibrer och tyger med avancerade beräkningsegenskaper. MIT News frågade Ph.D. student Gabriel Loke, vem var artikelns huvudförfattare, tillsammans med Fink och sex andra, för att utveckla lagens syn.

F:Papperet du just publicerade beskriver en vision för en tygdator. Kan sådana datorer hjälpa till att hantera en pandemisk situation som den vi står inför nu?

A:Den nuvarande pandemin har avslöjat behovet av nya paradigm för att bedöma hälsan hos stora befolkningar i realtid. Nuvarande metoder för symptomdrivna tester är eftersläpande indikatorer, och kan liknas vid att köra bara med din backspegel, när det gäller spridningen av COVID-19. Så hur skapar vi system som är förutsägbara, framåtblickande och kan leverera ledande indikatorer? Vad händer om du hade ett sätt att komma åt dina vitala tecken kontinuerligt? Kan subtila, omärkligt små förändringar blir tidiga varningstecken för individens hälsoproblem? Tänk om du kunde korrelera i rymden och tiden dessa förändringar för en stor befolkning, och gör det i realtid, att identifiera spridningen av sjukdom?

Inga konstgjorda föremål är mer allestädes närvarande eller utsatta för mer vitala data än kläderna vi alla bär. Vore det inte bra om vi på något sätt kunde lära våra tyger att känna, Lagra, analysera, extrahera, och kommunicera denna potentiellt användbara information?

I det här stycket, Jag beskriver de fyra principerna för denna nya dator. Först, kapaciteten hos en enda fibersträng kommer snabbt att utvecklas med tiden genom nya materialdesigner och skalbara fiberframställningsmetoder. Det andra steget är den synergistiska sammansättningen av dessa fibrer till ett tyg som är unikt placerat för att fånga upp, Lagra, och bearbeta stora mängder data som släpps ut av våra kroppar. Den tredje är utvecklingen av artificiellt intelligenta tyger, där speciellt arkitekterade maskininlärningsalgoritmer programmerade i tygerna kunde avslöja och få ny insikt i dolda kroppsmönster. Fjärde, tyger blir sofistikerade plattformar för mervärdestjänster som tillgodoser en stor befolkning.

F:Du beskriver en potentiell "Moores lag, "som ursprungligen beskrev en fördubbling av datorkapaciteten var 18:e månad, för utveckling av beräkningstyger. Kan du beskriva vad du menar med det?

A:För en Moores lag för fibrer att dyka upp, fibrer måste bestå av flera material, exakt arrangerad inom ett enda fibertvärsnitt för att producera enheter med olika funktioner inklusive beräkning. Fältet med multimaterialfibrer är ungt, relativt tunnfilmsteknik för mikrochipanordningar. Men det vi ser nu i artiklar och forskning är en stor tillväxt i antalet funktioner som en fiber kan uppvisa.

Till exempel, under de senaste åren, tillverkningsmetoden som kallas termisk fiberritning har resulterat i en mängd olika materialkombinationer och funktioner inklusive pulsmätning och optisk kommunikation. Med en Moores lag för fibrer, vi föreställer oss en framtid där beräkningstyger kommer att uppdateras konsekvent med nya funktioner och funktioner, ungefär som hur vi alltid uppdaterar programvara i våra datorer.

F:Du har lagt fram en långsiktig vision och en plan för framtiden för beräkningstyger. Vad ser du som de viktigaste kortsiktiga stegen i den riktningen som vi kan förvänta oss att se under de närmaste åren?

S:Det viktigaste är att se till att människor, särskilt studenter, inse vad som händer i tyger och hur kapabla de snart kommer att bli. I vår grupp, en mängd studenter från olika discipliner arbetar med att skapa tygdatorer när vi talar. Liknar utvecklingen av persondatorer, det finns stora möjligheter för nya företag och innovation i detta utrymme. Jag räknar med att fibrer kommer in i den digitala domänen och införandet av fiberinmatning och -utmatning. Moderna datorer består av miljontals logiska grindar, så att integrera digitala kretsar och grindar i en fiber representerar det första av många steg mot att uppnå fullständig beräkningskapacitet i fibrer och tyger.

Andra, för att förverkliga en tygdator, det betydande steget på kort sikt kommer att vara utvecklingen av tygarkitekturer som gör att fibrer kan kommunicera med varandra samtidigt som tygerna behålls.

Till sist, för att möjliggöra tyger med artificiell intelligens, utbildning av användbara nätverk för exakta förutsägelser kräver stora datamängder. Detta kräver insamling av stora mängder data från vår kropp. Det är då nödvändigt att sensorer i tyger är så sömlösa och motståndskraftiga som möjligt så att dessa sensorer kan bäras under lång tid. Arbeta på dessa fronter som att förbättra flexibiliteten, tvättbarhet, och energibehov för fibergivare kommer att ta oss ett steg framåt i den genomgripande provtagningen av människokroppsdata.

Denna artikel publiceras på nytt med tillstånd av MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), en populär webbplats som täcker nyheter om MIT -forskning, innovation och undervisning.