プログラマブルデジタルファイバー：ウェアラブルデータのセンシング・保存・分析

研究者たちが、シャツに縫い付けた後でセンシング、保存、分析、推論ができるデジタル機能を持つファイバーを作成しました。デジタルファブリックは、人体に潜む隠れたパターンの文脈を明らかにし、身体パフォーマンス監視、医学的推論、早期疾患検出に活用できます。

これまで電子ファイバーはアナログ（連続電気信号を伝送）でしたが、デジタルでは情報の離散ビットを0と1でエンコード・処理できます。新ファブリックはデータをデジタルで保存・処理し、テキスタイルに新たな情報コンテンツ次元を追加し、ファブリックをプログラミング可能にします。

新ファイバーは、数百個の正方形シリコンマイクロスケールデジタルチップをプリフォームに配置し、そこからポリマーファイバーを作製することで作られました。ポリマー流を精密に制御することで、チップ間の連続電気接続を数十メートルの長さで実現しました。ファイバー自体は薄く柔軟で、針を通せ、生地に縫い付けられ、少なくとも10回洗濯しても劣化しません。

デジタルファイバーは、ファイバー末端の1地点からファイバー内の個々の要素を制御する方法を提供します。研究者たちはデジタルアドレッシング手法を考案し、すべての要素をオンにせずに1つの要素の機能だけを「オン」にできます。

デジタルファイバーはメモリに大量情報を保存できます。研究者たちはファイバーに767キロビットのフルカラー短編動画ファイルと0.48メガバイトの音楽ファイルを書き込み、保存、読み出しできました。ファイルは電源なしで2か月保存可能です。

ファイバーはメモリ内に1,650接続のニューラルネットワークを含むことで、人工知能への数歩を踏み出しました。シャツの脇の下に縫い付け、着用者から270分間の体表温度データを収集し、それらがさまざまな身体活動とどう対応するかを分析しました。これらのデータで学習させたファイバーは、着用者が何の活動をしているかを96%の精度で判定できました。

AIコンポーネントをファイバーに追加することで可能性がさらに広がります。デジタルコンポーネントを持つファブリックは、時間をかけて身体全体から情報を収集でき、これらの豊かなデータは機械学習アルゴリズムに最適です。このタイプのファブリックは、新しい身体パターンを抽出するための質・量ともに優れたオープンソースデータを提供できます。

この分析力により、ファイバーは将来的に呼吸機能低下や不整脈などの健康変化をリアルタイムで検知・警告したり、トレーニング中のアスリートへ筋活性化や心拍データを提供したりできるかもしれません。ファイバーは小型外部デバイスで制御されるため、次のステップはファイバー内部に接続できるマイクロコントローラーチップの新設計です。

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