Em artigo de opinião publicado na revista Matéria , membros do grupo de pesquisa Fibers @ MIT recentemente expuseram uma visão detalhada de como o campo de rápido crescimento de fibras e tecidos avançados poderia transformar muitos aspectos de nossas vidas. Por exemplo, "roupas inteligentes" podem monitorar continuamente a temperatura, frequência cardíaca, e outros sinais vitais, em seguida, analise os dados e avise sobre possíveis condições de saúde. Liderado pelo Professor Yoel Fink, o grupo está desenvolvendo fibras e tecidos com propriedades computacionais avançadas. O MIT News perguntou ao Ph.D. estudante Gabriel Loke, quem foi o autor principal do artigo, junto com Fink e outros seis, para elaborar as perspectivas da equipe.

P:O artigo que você acabou de publicar descreve a visão de um computador de tecido. Esses computadores poderiam ajudar a lidar com uma situação de pandemia como a que enfrentamos agora?

R:A atual pandemia revelou a necessidade de novos paradigmas para avaliar a saúde de grandes populações em tempo real. As abordagens atuais de testes orientados por sintomas são indicadores de atraso, e pode ser comparado a dirigir apenas com o espelho retrovisor, no que diz respeito à disseminação de COVID-19. Então, como criamos sistemas que são preditivos, voltado para o futuro e pode fornecer indicadores avançados? E se você tivesse uma maneira de acessar seus sinais vitais de forma contínua? Pode ser sutil, mudanças imperceptivelmente pequenas se tornam sinais de alerta para os problemas de saúde de um indivíduo? E se você pudesse correlacionar no espaço e no tempo essas mudanças para uma grande população, e fazem isso em tempo real, identificar a propagação de doenças?

Nenhum objeto de fabricação humana é mais onipresente ou exposto a mais dados vitais do que as roupas que todos vestimos. Não seria ótimo se pudéssemos de alguma forma ensinar nossos tecidos a sentir, armazenar, analisar, extrair, e comunicar esta informação potencialmente útil?

Nesta peça, Eu descrevo os quatro princípios deste novo computador. Primeiro, as capacidades de um único fio de fibra avançarão rapidamente com o tempo por meio de novos designs de materiais e abordagens de fabricação de fibra escaláveis. A segunda etapa é a montagem sinérgica dessas fibras em um tecido posicionado exclusivamente para capturar, armazenar, e processar grandes quantidades de dados liberados por nossos corpos. O terceiro é o desenvolvimento de tecidos artificialmente inteligentes, onde algoritmos de aprendizagem de máquina especialmente arquitetados e programados nos tecidos podem revelar e obter novos insights sobre padrões corporais ocultos. Quarto, os tecidos tornam-se plataformas sofisticadas para serviços de valor agregado atendendo a uma grande população.

P:Você descreve uma potencial "Lei de Moore, "que originalmente descreveu uma duplicação da capacidade de computação a cada 18 meses, para o desenvolvimento de malhas computacionais. Você poderia descrever o que você quis dizer com isso?

R:Para o surgimento de uma Lei de Moore para as fibras, as fibras devem ser feitas de vários materiais, precisamente arranjado dentro de uma única seção transversal de fibra para produzir dispositivos de várias funcionalidades, incluindo computação. O campo das fibras multimateriais é jovem, em relação à tecnologia de película fina para dispositivos de microchip. Mas o que estamos vendo agora em artigos e pesquisas é um grande crescimento no número de funções que uma fibra pode exibir.

Por exemplo, nos últimos anos, o método de fabricação denominado desenho de fibra térmica resultou em uma variedade de combinações de materiais e funções, incluindo monitoramento de freqüência cardíaca e comunicação óptica. Com uma Lei de Moore para fibras, imaginamos um futuro onde os tecidos computacionais serão atualizados de forma consistente com novas funções e recursos, semelhante a como estamos sempre atualizando software em nossos computadores.

P:Você traçou uma visão de longo prazo e um projeto para o futuro dos tecidos computacionais. O que você vê como os passos mais significativos de curto prazo nessa direção que podemos esperar ver nos próximos anos?

R:O mais importante é garantir que as pessoas, em particular alunos, perceba o que está acontecendo com os tecidos e como eles se tornarão capazes em breve. Em nosso grupo, uma série de alunos de diferentes disciplinas estão trabalhando na criação de computadores de tecido enquanto falamos. Semelhante à evolução do computador pessoal, existem grandes oportunidades para novas empresas e inovação neste espaço. Antecipo as fibras entrando no domínio digital e a introdução de entrada e saída de fibra. Os computadores modernos são feitos de milhões de portas lógicas, portanto, incorporar circuitos digitais e portas em uma fibra representa o primeiro de muitos passos para alcançar recursos completos de computação em fibras e tecidos.

Segundo, para a realização de um computador de tecido, o passo significativo a curto prazo será o desenvolvimento de arquiteturas de tecido que permitem que as fibras se comuniquem umas com as outras enquanto retêm as qualidades convencionais dos tecidos.

Finalmente, para habilitar tecidos com recursos de inteligência artificial, treinar redes úteis para previsões precisas requer grandes conjuntos de dados. Isso requer a coleta de grandes quantidades de dados do nosso corpo. É então necessário que os sensores em tecidos sejam o mais contínuos e resistentes possível, para que esses sensores possam ser usados ​​por períodos prolongados. Trabalhe nessas frentes, como melhorar a flexibilidade, lavabilidade, e os requisitos de energia dos sensores de fibra nos levarão um passo à frente na amostragem abrangente de dados do corpo humano.

Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.