陳根：把計算機穿在身上，MIT研發智慧纖維

文

/陳根

近些年來，可穿戴裝置一直是科技領域的熱點。無論是衣物像面板一樣擁有觸覺，還是紡織品利用人體能量為小型裝置供電，可穿戴裝置總是能重新整理我們的想象。

近日，研究人員又成功地將微型晶片嵌入到單根纖維中，發明了一種新型可程式設計的纖維，其可以製成衣物，實現智慧活動。

纖維是構建世界的基本元素之一，也是人類重要的發明之一。根據中國考古發現，人類從

5000多年前就開始使用纖維材料，它們被編成紡織品，為人類遮身蔽體、保暖抗寒。

近年來，隨著資訊科技和人工智慧的飛速發展，纖維材料更是具備了發電、儲能、發光、變色、變形、感測等一系列全新功能。

與塊狀和薄膜器件相比，纖維狀電子器件可以緊粘在不規則基底上、可適應扭曲和拉伸等複雜形變，同時具有透氣導溼等獨特效能。這些優點使得纖維電子器件，在電源系統、資訊科技、物聯網、人工智慧、大健康、空間探測等領域有著廣泛的應用空間。

在一項新的研究中，研究人員

使用熱拉伸技術，將

4 根直徑 25 微米的鎢絲組成的微米級晶片嵌入預製聚合物纖維，製成長度可達數十米的可彎折、抗拉伸纖維。

這一技術能夠保持纖維內微晶片穩固連線，並且能夠令其在穿過針眼、織入衣物時不損壞，

由於

纖維本身也足夠細軟，穿著時

也不會引起

不適。

嵌入纖維的每一個晶片都具有唯一的數字地址，系統可透過簡單的邏輯電路進行數字定址，

並

根據輸入

的

訊號啟用對應晶片的功能。

此外，晶片中

還包含儲存單元

，將一個

747 KB 的彩色短片和

一個

0。45 MB 的音樂檔案

寫入其中

，這些檔案能夠在斷電的情況下儲存兩個月。

由於嵌入的晶片可以根據需求設計，

所以

理論上

，這樣的結構

可以完成任何簡單邏輯電路所能執行的任務。

實驗中，

研究

人員將

一組包含

1650 個晶片的纖維縫入了襯衫的腋下

，

這些晶片連線形成了一個神經網路，可以分析溫度的時序資訊，判定穿著者正在進行的活動型別。

更重要的是

，訓練完成的神經網路對穿戴者活動型別的判斷準確率達到了

96。4%。未來，基於感測纖維和神經網路纖維的穿戴裝置將能夠感知並實時提醒人們的身體狀況變化，併為呼吸衰退或心率不齊等症狀的病人以及訓練期間的運動員提供資料支援。

目前，雖然

這一纖維結構已包含了處理單元，但暫時仍透過一個小型外部控制裝置進行指令輸入和資料輸出

，

以供研究測試需要。

未來，如果可以將

外部控制單元也設計為微米級晶片，置於纖維內部，

那就相當於把電腦穿在身上了。