Yoel Fink, GS Khoa học vật liệu và Kỹ thuật điện thuộc Phòng nghiên cứu Điện tử, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết sợi kỹ thuật số mở rộng khả năng cho vật liệu vải khám phá những vấn đề ẩn trong cơ thể con người, được sử dụng để theo dõi năng lực thể chất, tình trạng sức khỏe và phát hiện bệnh sớm.

Hơn thế nữa, trong tương lai không xa, những sợi vải kỹ thuật số có thể lưu trữ những thông tin, đang diễn ra xung quanh người dùng trong một sự kiện, đánh giá tác động và phản ứng phù hợp để bảo vệ người dùng và nhiều ứng dụng khác.

Nhóm nghiên cứu của GS Fink đã giới thiệu những tính năng của sợi kỹ thuật số trên tạp chí Nature Communications. Cho đến nay, những sợi điện tử là analog, truyền tải liên tục tín hiệu điện chứ không phải là kỹ thuật số, được mã hóa dưới dạng các bit thông tin rời rạc là 0 và 1.

Công trình nghiên cứu lần đầu tiên hiện thực hóa một loại sợi, có khả năng lưu trữ và xử lý dữ liệu kỹ thuật số, tăng cường thêm tính năng mới, lưu trữ thông tin cho hàng dệt và cho phép lập trình các loại vải trên cơ sở những ứng dụng cần thiết theo nghĩa đen.

Nghiên cứu sinh TS Gabriel Loke, nghiên cứu sinh sau TS Tural Khudiyev của MIT là tác giả chính của bài báo. Các đồng tác giả khác là nghiên cứu sinh sau TS Wei Yan; Các sinh viên của MIT Brian Wang, Stephanie Fu, Ioannis Chatziveroglou, Syamantak Payra, Yorai Shaoul, Johnny Fung và Itamar Chinn; John Joannopoulos, GS Vật lý, Chủ tịch Francis Wright Davis, giám đốc Viện Công nghệ Nano cho Người lính tại MIT; Nghiên cứu sinh ThS Pin-Wen Chou thuộc Đại học Khoa học và Công nghệ Harrisburg; GS Anna Gitelson-Kahn thuộc Trường Thiết kế Rhode Island và GS Anais Missakian, Chủ tịch Gia đình Pevaroff-Cohn về Dệt may tại RISD.

Bộ nhớ trong sợi vải

Loại sợi kỹ thuật số này được chế tạo ra bằng phương pháp đặt hàng trăm con chip kỹ thuật số kích thước siêu nhỏ bằng silicon hình vuông vào trong một khuôn mẫu, được sử dụng để tạo ra sợi polymer. Kiểm soát chính xác dòng điện trong sợi polymer, các nhà nghiên cứu có thể tạo ra một sợi kỹ thuật số có kết nối liên tục giữa các chip với chiều dài hàng chục mét.

Sợi polymer này rất mỏng và dẻo, có thể luồn qua kim, dệt vào vải và giặt nhiều lần không bị đứt. Khi nhúng sợi vào một áo sơ mi, người dùng hoàn toàn không cảm nhận được sợi kỹ thuật số này. Phát minh sợi kỹ thuật số mở ra vô vàn ứng dụng khác nhau với sợi chức năng.

Sợi polymer cho phép kiểm soát các phần tử riêng lẻ bên trong từ một điểm ở cuối sợi vải. Sợi kỹ thuật số là hành lang và những chíp silicon là các căn phòng, có số phòng duy nhất. Nhóm nghiên cứu phát triển một phương pháp định địa chỉ kỹ thuật số, cho phép “bật – tắt” chức năng của một phần tử mà không cần bật tất cả những phần tử trong sợi.

Một sợi vải kỹ thuật số có thể lưu trữ nhiều thông tin trong bộ nhớ. Theo nhóm nghiên cứu, có thể viết, lưu trữ và đọc thông tin trên sợi, như một file video 767 Kb và một file nhạc 0,48 Mb. Những tệp tin có thể lưu trữ trong hai tháng mà không cần nguồn.

Nghiên cứu sinh TS Loke nói, có thể có những  ứng dụng như áo cưới lưu trữ nhạc đám cưới kỹ thuật số trong vải, hoặc những cảm biến và AI cho phép đồ dùng thay đổi các chức năng, đối phó mới tác động của môi trường.

Nhóm nghiên cứu tại MIT hợp tác chặt chẽ với bộ phận dệt may tại RISD do Anais Missakian đứng đầu. PGS Anna Gitelson-Kahn đã tích hợp những sợi kỹ thuật số vào một ống tay áo dệt kim, mở đường cho việc sản xuất quần áo kỹ thuật số đầu tiên.

Quần áo thông minh trên cơ sở công nghệ Trí tuệ nhân tạo AI.

Sợi kỹ thuật số cũng tiến vào trí tuệ nhân tạo bằng cách tích hợp trong bộ nhớ sợi vải một mạng nơ-ron 1.650 kết nối. Khi may sợi kỹ thuật số quanh nách áo sơ mi, Nhóm nghiên cứu sử dụng sợi kỹ thuật số để thu thập 270 phút dữ liệu nhiệt độ cơ thể của một người mặc áo sơ mi, phân tích những dữ liệu này tương ứng với những hoạt động thể chất khác nhau. Phân tích và xử lý những dữ liệu này, các sợi kỹ thuật số có thể xác định chính xác 96 % những hoạt động mà người mặc thực hiện.

 

Ứng dụng sợi kỹ thuật số và cảm biến đo nhiệt độ cơ thể

Các nhà khoa học cho rằng, bổ sung thành phần công nghệ AI vào sợi làm tăng khả năng ứng dụng thực tế. Những loại vải có sợi kỹ thuật số có thể thu thập nhiều thông tin trên toàn bộ cơ thể, ứng dụng sức mạnh phân tích và tính toán của thuật toán Máy học trên cơ sở AI, trong tương lai các sợi kỹ thuật số sẽ thu thập thông tin và cảnh báo người dùng thời gian thực về những thay đổi sức khỏe như suy giảm hô hấp hoặc nhịp tim không đều, cung cấp dữ liệu về những cơ được kích hoạt hoặc nhịp tim cho các vận động viên trong quá trình luyện tập.

 

Sợi kỹ thuật số kết hợp cảm biến, chíp, bộ nhớ và AI, theo dõi hoạt động cơ thể con người.

Sợi kỹ thuật số có thể được điều khiển nhờ một thiết bị siêu nhỏ bên ngoài, nhóm nghiên cứu đặt mục tiêu tiếp theo là thiết kế một chip mới cho bộ vi điều khiển, có thể được kết nối trong chính sợi quang cùng với những thiết bị siêu nhỏ như cảm biến các loại, bộ truyền phát tín hiệu wifi... tích hợp trong sợi vải. Đạt được những kết quả này, trong tương lai không xa, con người sẽ có một bộ quần áo máy tính đa chức năng, đáp ứng mọi yêu cầu của cuộc sống.