Восемь устройств в одной нити и стирка в машинке. Представлен «волоконный компьютер» для умной одежды будущего

Учёные собрали ключевые элементы вычислительной системы в одной гибкой нити, которую можно даже стирать в машинке. Идея в том, чтобы вплетать множество таких нитей в ткань и получать «волоконные компьютеры» — одежду со встроенным интеллектом и сенсорами. Речь идёт о следующем шаге для умных тканей , или e-textiles: материалов с электронными компонентами, которые расширяют возможности носимых устройств и позволяют создавать, к примеру, интерактивные ткани и дисплеи. Первыми ласточками были LilyPad в 2007 году — пришиваемые модули для интерактивной одежды, игрушек и арт-объектов. Но у большинства решений долгое время была общая проблема: сами нити почти ничего не умели и не содержали отдельных компонентов, из-за чего в реальном времени было трудно считывать биосигналы и обрабатывать данные.

В новой работе исследователи уместили в одну эластичную нить сразу датчики, связь, вычисления и память. Каждая такая нить растягивается на 60 процентов и выдерживает машинную стирку, а значит, годится для повседневной одежды. Внутри одного волокна размещено восемь устройств: четыре сенсора — фотодетектор, датчик температуры, акселерометр и PPG-сенсор, который определяет изменение поглощения света кожей и подходит для контроля пульса, — а также микроконтроллер, два модуля связи и узлы управления питанием. В совокупности это обеспечивает сбор, обработку и хранение данных, а также передачу результатов.

Чтобы проверить систему на практике, четыре «умные нити» вшили в рукав и штанину и попросили добровольца выполнить серию упражнений с собственным весом — приседания, выпады, планку и вращения рукой. Каждая нить запускала собственную обученную нейросеть, распознавая движения в реальном времени. Отдельно взятое волокно верно определяло тип действия в 67 процентах случаев, а совместная работа четырёх нитей повышала точность до 95 процентов. Авторы отмечают, что такой скачок показывает силу кооперативного «многоузлового» ощущения и распределённой обработки: локальные вычисления на каждом волокне дополняются сетевым решением, и система становится надёжнее и точнее.

Исследователи признают, что до массового применения остаются задачи: ускорить обмен данными между нитями, снизить энергопотребление и расширить доступную полосу пропускания. Следующие шаги они видят в разработке более быстрых и низколатентных протоколов связи, специально подстроенных под «волоконные компьютеры». Если это удастся, одежда действительно сможет не просто «чувствовать» человека, но и понимать его движения в моменте — и делать это без ущерба для удобства и привычного ухода за вещами.