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研究透视:可编程纤维计算-柔性可穿戴 | Nature

今日新材料  · 公众号  ·  · 2025-02-28 00:07

正文

尽管可穿戴技术取得了进步,但实现持续位于人体上的分布式计算方面,仍然存在障碍。

近日,美国 麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)Nikhil Gupta, Henry Cheung, Syamantak Payra,Yoel Fink等,在Nature上发文,报道了一种集模拟传感、数字存储、处理和通信于一体的纺织纤维计算机,质量小于5g。

通过可折叠内插器,微器件的二维焊盘结构,可映射到符合纤维几何形状的三维圆柱形布局。通过连接螺旋铜微丝,八个微器件热拉成可机洗的弹性纤维,拉伸率超过60%。这款可编程纤维集成了32位浮点微控制器,即使在编织、机织、针织或缝合到服装中时,也能独立执行边缘计算任务。

在组装过程的通用性,通过简单的修正,以集成附加功能,包括运行计算近6小时的可充电纤维电源最后,通过实现两种无线通信方案,以克服刚性互连的长期限制,这两种方案涉及编织光链路和接缝插入射频通信。

为了证明实用性,实验展示了装有四台纤维计算机的服装,每个肢体一台,运行单独训练的神经网络,在分类身体活动方面,平均达到67%准确率。然而,当联网时,使用简单的加权平均,推理准确度增加到95%。

A single-fibre computer enables textile networks and distributed inference.

单纤维计算机,实现纺织网络和分布式推理。


图1: 纤维计算机的制造和力学特性。

图2: 单纤维计算机电气特性。

图3:多纤维计算机通信和纤维网络。







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