Notícia

Engenheiros do MIT criam nova fibra programável

Nova fibra digital contém memória, sensores de temperatura e um programa de rede neural treinado para inferir atividade física

Roni Cnaani

Fonte

MIT | Instituto de Tecnologia de Massachusetts

Data

terça-feira, 8 junho 2021 07:00

Áreas

Bioeletrônica. Engenharia Biomédica. Inteligência Artificial. Vestíveis.

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos Estados Unidos, criaram a primeira fibra com recursos digitais, capaz de detectar, armazenar, analisar e inferir a atividade depois de costurada em uma camisa.

O Dr. Yoel Fink, que é professor nos departamentos de Ciência de Materiais e Engenharia e Engenharia Elétrica e Ciência da Computação e pesquisador principal do Laboratório de Pesquisa Eletrônica do MIT é o autor sênior do estudo. O Dr. Yoel Fink afirmou que as fibras digitais expandem as possibilidades dos tecidos para revelar o contexto de padrões ocultos no corpo humano que podem ser usados ​​para monitoramento de desempenho físico, inferência médica e detecção precoce de doenças.

O Dr. Fink e colegas descreveram os recursos da fibra digital em uma publicação na revista científica Nature Communications. Até agora, as fibras eletrônicas eram analógicas – transportando um sinal elétrico contínuo – em vez de digitais, onde bits discretos de informação podem ser codificados e processados.

“Este trabalho apresenta a primeira realização de um tecido com a capacidade de armazenar e processar dados digitalmente, adicionando uma nova dimensão de conteúdo de informação aos têxteis e permitindo que os tecidos sejam programados literalmente”, destacou o Dr. Fink.

Memória e mais

A nova fibra foi criada colocando centenas de chips digitais de silício em microescala em uma pré-forma que foi então usada para criar uma fibra de polímero. Ao controlar com precisão o fluxo do polímero, os pesquisadores foram capazes de criar uma fibra com conexão elétrica contínua entre os chips ao longo de dezenas de metros.

A fibra em si é fina e flexível e pode ser passada por uma agulha, costurada em tecidos e lavada pelo menos 10 vezes sem quebrar. De acordo com Gabriel Loke, doutorando do MIT, “quando você o coloca em uma camisa, você não consegue sentir nada. Você não saberia que [o tecido] está lá”. Fazer uma fibra digital “abre diferentes áreas de oportunidades e realmente resolve alguns dos problemas das fibras funcionais”, destacou Gabriel Loke.

A fibra digital também pode armazenar muitas informações na memória. Os pesquisadores foram capazes de escrever, armazenar e ler informações sobre a fibra, incluindo um arquivo de curta-metragem colorido de 767 kilobit e um arquivo de música de 0,48 megabyte. Os arquivos podem ser armazenados por dois meses sem energia.

O Dr. Yoel Fink observou que a pesquisa no MIT foi feita em estreita colaboração com o Departamento Têxtil da Escola de Design de Rhode Island (RISD), liderado pela professora Dra. Anais Missakian. A Dra. Anna Gitelson-Kahn, professora da RISD, incorporou as fibras digitais em uma manga de malha, abrindo caminho para a criação da primeira vestimenta digital.

Inteligência artificial corporal

A fibra também avança alguns passos em direção à inteligência artificial ao incluir, na memória da fibra, uma rede neural de 1.650 conexões. Depois de costurá-la em uma camisa, os pesquisadores usaram a fibra para coletar 270 minutos de dados da temperatura corporal da superfície de uma pessoa vestindo a camisa e analisar como esses dados correspondiam a diferentes atividades físicas. Treinada com esses dados, a fibra foi capaz de determinar com 96% de precisão em qual atividade a pessoa que a usava estava envolvida.

Adicionar um componente de IA à fibra aumenta ainda mais suas possibilidades, dizem os pesquisadores. Tecidos com componentes digitais podem coletar muitas informações por todo o corpo ao longo do tempo, e esses dados são perfeitos para algoritmos de aprendizado de máquina, disse Gabriel Loke. “Esse tipo de tecido poderia fornecer dados de código aberto de quantidade e qualidade para extrair novos padrões corporais que não conhecíamos antes”, disse o doutorando.

Com esse poder analítico, as fibras algum dia poderiam sentir e alertar as pessoas em tempo real sobre mudanças na saúde, como problemas respiratórios ou batimento cardíaco irregular, ou fornecer ativação muscular ou dados de frequência cardíaca para atletas durante o treinamento.

A fibra é controlada por um pequeno dispositivo externo, então a próxima etapa será projetar um novo chip como um microcontrolador que pode ser conectado dentro da própria fibra.

“Quando pudemos fazer isso, podemos chamá-lo de computador de fibra”, concluiu Gabriel Loke.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do MIT (em inglês).

Fonte: MIT News. Imagem: Dra. Anna Gitelson-Kahn vestindo a nova fibra. Fonte: Roni Cnaani.

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