Ερευνητές κατάφεραν να ενσωματώσουν βασικά υπολογιστικά εξαρτήματα σε μία και μόνο εύκαμπτη ίνα η οποία όπως υποστηρίζουν οι δημιουργοί της μπορεί ακόμα και να μπει στο πλυντήριο να πλυθεί χωρίς τα εξαρτήματα να υποστούν οποιαδήποτε βλάβη. Οι ερευνητές ελπίζουν ότι μία μέρα θα μπορέσουν να υφάνουν πολλές τέτοιες ίνες σε ένα ενιαίο δίκτυο «υπολογισμού μέσω ινών» και τελικά να δημιουργηθούν ρούχα με προηγμένες έξυπνες δυνατότητες.
Τα έξυπνα υφάσματα, γνωστά και ως e-textiles, είναι υλικά που περιέχουν ηλεκτρονικά εξαρτήματα τα οποία ενισχύουν τις λειτουργίες φορητών συσκευών και άλλων προϊόντων. Αυτά θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή υλικών με ενσωματωμένα υπολογιστικά εξαρτήματα που θα βρίσκουν εφαρμογή σε ρούχα ή ακόμη και σε υφαντές οθόνες.
Μία από τις πρώτες σύγχρονες εφαρμογές ήταν το LilyPad το 2007, μια σειρά από ραμμένα ηλεκτρονικά εξαρτήματα σχεδιασμένα για διαδραστικά ρούχα, παιχνίδια ή γλυπτά. Ένας από τους σημαντικότερους περιορισμούς των έξυπνων υφασμάτων μέχρι σήμερα είναι ότι οι μεμονωμένες ίνες έχουν περιορισμένες υπολογιστικές δυνατότητες αφού δεν διαθέτουν ενσωματωμένα εξαρτήματα. Έτσι, βασικές εργασίες όπως η ερμηνεία βιοσημάτων σε πραγματικό χρόνο είναι δύσκολες, ενώ καθίσταται προβληματική η συλλογή δεδομένων για περαιτέρω επεξεργασία.
Ωστόσο επιστήμονες με δημοσίευση τους στην επιθεώρηση «στο Nano-Micro Letters» αναφέρουν ότι κατάφεραν να τοποθετήσουν αισθητήρες και συστήματα επικοινωνίας, υπολογισμών και αποθήκευσης σε μία και μόνο ίνα.
Κάθε τέτοια ίνα έχει ελαστικότητα 60% και μπορεί να πλυθεί στο πλυντήριο κάτι που σημαίνει ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ενδύματα. Οι ερευνητές τονίζουν ότι η νέα ίνα επιτρέπει στα έξυπνα ρούχα ή συσκευές να έχουν καλύτερη ακρίβεια, χάρη στην πολυσυλλογή σημάτων και την αλληλεπίδραση σε πραγματικό χρόνο μεταξύ υπολογιστή και ανθρώπου.
Η ίνα περιέχει 8 εξαρτήματα, ανάμεσά τους:
* τέσσερις αισθητήρες (φωτοανιχνευτή, αισθητήρα θερμοκρασίας, επιταχυνσιόμετρο και αισθητήρα PPG που μετρά απορρόφηση φωτός στο δέρμα)
* έναν μικροελεγκτή
* δύο μονάδες επικοινωνίας
* συσκευές διαχείρισης ενέργειας
Αυτά επιτρέπουν συλλογή, επεξεργασία, αποθήκευση δεδομένων και μετάδοση αποτελεσμάτων.
Οι δοκιμές
Για να δοκιμάσουν το σύστημα, οι επιστήμονες ενσωμάτωσαν τέσσερις έξυπνες ίνες σε μανίκι και μπατζάκι ρούχου και ζήτησαν από έναν εθελοντή να εκτελέσει διάφορες ασκήσεις και κινήσεις του σώματος. Κάθε ίνα έτρεχε ένα ξεχωριστά εκπαιδευμένο νευρωνικό δίκτυο (μηχανική μάθηση που μιμείται τον εγκέφαλο), αναγνωρίζοντας κινήσεις σε πραγματικό χρόνο.Μία μόνο ίνα είχε 67% ακρίβεια ενώ όταν συνεργάστηκαν και οι τέσσερις η ακρίβεια έφτασε στο 95%.
Οι ερευνητές τόνισαν ότι αυτό δείχνει την τεράστια προοπτική της συνεργατικής ανίχνευσης με πολλές ίνες και της κατανεμημένης επεξεργασίας, που θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στα έξυπνα φορέσιμα συστήματα. Ωστόσο, παραδέχθηκαν ότι παραμένουν προκλήσεις: βελτίωση ταχύτητας επικοινωνίας, μείωση κατανάλωσης ενέργειας και αύξηση εύρους ζώνης.
Η μελλοντική έρευνα θα επικεντρωθεί στην ανάπτυξη καλύτερων πρωτοκόλλων επικοινωνίας με υψηλότερη απόδοση και χαμηλότερη καθυστέρηση, ειδικά σχεδιασμένων για αυτά τα υπολογιστικά δίκτυα με βάση τις ίνες.
