01 导读
近年来，添加到人们日常着装中的“可穿戴”设备越来越受欢迎，包括手表、腕带、戒指和胸带式设备。通常这些设备会采集一些身体相关信号，但由于额外的重量、长时间使用的不适感、僵硬的形式以及依赖单一节点的数据采集，难以全面捕捉人体分布式生理信号（如多部位运动、温度、光信号等），可穿戴设备面临着限制。
织物为集中式“可穿戴设备”方法提供了这样一种替代方案，具有用于分布式数据收集的大而灵活的表面积。由于在复杂动态场景下，现有纤维设备多为单一功能（如传感或能量收集），缺乏集成计算、存储和通信的综合能力。
近日，
美国国家工程院院士、麻省理工学院材料科学与工程教授、电子研究实验室（RLE）和士兵纳米技术研究所（ISN）的首席研究员
Yoel Fink教授
团队
基于纤维热拉技术开发了一种柔性、弹性、可机洗的纤维计算机
。仅仅5克的黑科技“纤维计算机”，将传感、计算、存储和通信功能集成于单根纤维，并构建分布式纺织网络，以更贴合人体生理监测需求。
02 成果展示
1. 纤维计算机的制造与集成
：研究团队通过柔性电路板将平面微型设备（如32位浮点微控制器、传感器）的2D引脚布局映射为3D圆柱形排列，以此适配纤维几何结构。同时将铜导线与微型设备封装于弹性聚合物（ECOC）中，形成可拉伸（>60%应变）且耐机洗的纤维，支持编织、针织等纺织工艺。以此得到的
单根纤维集成了8种微型设备
，包括微控制器（MCU）、蓝牙低功耗（BLE）芯片、加速度计、光传感器等，支持I2C总线通信。
2. 分布式纺织网络构建
：利用纤维内LED和光传感器，通过编织聚合物波导实现多纤维间光信号传输（支持10 kHz带宽）。通过BLE模块构建分布式无线网络，支持多节点数据聚合。而且纤维中集成了微型锂离子电池，可为纤维计算机供电6小时，支持动态电压调节。
3. 生理监测和分布式推断
：利用加速度计和光电容积描记（PPG）传感器实时监测心率与运动数据，通过嵌入式MCU实现信号滤波与特征提取。在四纤维网络中，各节点运行独立训练的神经网络，通过加权投票聚合结果，
将活动分类准确率从单节点的大约70％提升至95%
。
图1 纤维计算机的热拉制造和机械特性
图2 单纤维计算机电气特性
图3 纤维计算机通信和结构网络
本研究通过折叠式中介层技术将平面微型设备的2D引脚布局映射为3D圆柱形排列，解决了传统微电子与纤维几何结构的拓扑失配问题；结合热拉工艺将铜导线与设备封装于弹性聚合物中，实现可拉伸、耐机洗且支持纺织工艺的全功能纤维计算机；进一步构建光学波导与蓝牙Mesh双模通信网络，通过多纤维分布式推理（如加权投票机制）将活动分类准确率提高，突破刚性互联限制。
这些贡献提供了“纤维即计算机”的新范式，通过全身分布式信号采集与边缘计算，推动医疗、运动康复等领域的个性化健康监测系统发展。未来可通过微型化与算法优化进一步拓展功能边界。
