Programlanabilir Bir Fiber Bellek, Sıcaklık Sensörleri ve Eğitimli Bir Sinir Ağı Programı İçeriyor

MIT araştırmacıları, bir gömleğe dikildikten sonra aktiviteyi algılayabilen, depolayabilen, analiz edebilen ve çıkarım yapabilen dijital yeteneklere sahip ilk elyafı meydana getirdiler.

Malzeme Bilimleri ve Elektrik Mühendisliği profesörü, Elektronik Araştırma Laboratuvarı baş araştırmacısı ve çalışmanın kıdemli yazarı Yoel Fink, dijital liflerin kumaşların insan vücudunda fiziksel performans izleme, tıbbi çıkarım ve erken hastalık tespiti için kullanılabilecek olan gizli kalıpların bağlamını ortaya çıkarma olanaklarını genişlettiğini söylüyor.

Ya da belki bir gün düğün müziğinizi o gün giydiğiniz gelinliğinizin içinde saklayabilirsiniz.

Fink ve meslektaşları, Nature Communications’da dijital fiberin özelliklerini anlatıyor. Şimdiye kadar, elektronik fiberler, belirli bilgi bitlerinin 0’lar ve 1’ler olarak kodlanıp işlenebildiği dijitalden ziyade analogdu – sürekli bir elektrik sinyali taşıyordu.

Fink, “Bu çalışma, verileri dijital olarak depolama ve işleme, tekstil ürünlerine yeni bir bilgi içeriği boyutu ekleme ve kumaşların tam anlamıyla programlanmasına olanak tanıyan bir kumaşın hayata geçirilmesini sunuyor” demiştir.

MIT doktora öğrencisi Gabriel Loke ve MIT doktora sonrası araştırmacısı Tural Khudiyev makalenin baş yazarlarıdır.

Bellek ve Daha Fazlası

Yeni fiber, yüzlerce kare silikon mikro ölçekli dijital çipin daha sonra bir polimer fiber oluşturmak için kullanılan bir ön kalıba yerleştirilmesiyle oluşturulmuştur. Araştırmacılar, polimer akışını hassas bir şekilde kontrol ederek, çipler arasında onlarca metre uzunluğunda sürekli elektrik bağlantısı olan bir fiber oluşturabilmişlerdir.

Lifin kendisi ince ve esnektir ve bir iğneden geçirilebilir, kumaşlara dikilebilir ve bozulmadan en az on kez yıkanabilir. Loke’a göre, “Bir gömleğe uyguladığınızda, hiç hissetmiyorsunuz. Orada olduğunu bile fark etmezsiniz.”

“Dijital bir fiber yapmak, farklı fırsat alanları açar ve aslında fonksiyonel fiberlerin bazı problemlerini çözer” demiştir.

Örneğin, bir fiberin ucundaki bir noktadan, fiberin içindeki öğeleri tek tek kontrol etmenin bir yolunu sunar. Loke, “Fiberimizi bir koridor olarak düşünebilirsiniz ve öğeler odalar gibidir ve her birinin kendi benzersiz dijital oda numaraları vardır” diye açıklıyor. Araştırma ekibi, tüm öğeleri açmadan bir öğenin işlevselliğini “açmalarını” sağlayan bir dijital adresleme yöntemi tasarlamıştır.

Dijital bir fiber ayrıca bellekte çok fazla bilgi depolayabilir. Araştırmacılar, 767 kilobitlik tam renkli kısa film dosyası ve 0.48 megabaytlık bir müzik dosyası da dahil olmak üzere fiber hakkında bilgi yazabilmiş, saklayabilmiş ve okuyabilmiştir. Dosyalar güç olmadan iki ay saklanabilmiştir.

Loke, elyaf için “çılgın fikirler” hayal ederken, dijital düğün müziğini kumaşının dokusunda saklayacak bir gelinlik gibi uygulamaları düşündüklerini, hatta elyafın oluşum hikayesini onun bileşenlerine yazdıklarını söylemiştir.

Fink, MIT’deki araştırmanın, Anais Missakian liderliğindeki RISD’deki tekstil departmanıyla yakın işbirliği içinde olduğunu belirtmiştir. Doç. Dr. Anna Gitelson-Kahn, dijital elyafları örme bir giysi kılıfına dahil ederek ilk dijital giysiyi yaratmanın yolunu açmıştır.

Vücut Üstü Yapay Zeka

Fiber ayrıca, fiber belleğe 1650 bağlantıdan oluşan bir sinir ağını dahil ederek yapay zekaya doğru birkaç adım atıyor. Bir gömleğin koltuk altına dikildikten sonra, araştırmacılar, gömleği giyen bir kişiden 270 dakikalık yüzey vücut sıcaklığı verilerini toplamak için lifi kullanmışlar ve bu verilerin farklı fiziksel aktivitelere nasıl karşılık geldiğini analiz etmişlerdir. Bu veriler üzerinde eğitilen fiber, giyen kişinin hangi aktivitede bulunduğunu % 96 doğrulukla belirleyebilmişlerdir.

Araştırmacılar, fibere bir yapay zeka bileşeni eklemenin olanaklarını daha da arttırdığını söylemişlerdir. Loke, dijital bileşenlere sahip kumaşların zamanla vücutta çok fazla bilgi toplayabileceğini ve bu “gereksiz verilerin” makine öğrenimi algoritmaları için mükemmel olduğunu söylemişlerdir.

“Bu kumaş türü, daha önce bilmediğimiz yeni vücut kalıplarını ortaya çıkarmak için açık kaynaklı miktar ve kalite verileri sağlayabilir” demiştir.

Bu analitik güç sayesinde, lifler bir gün insanları solunum azalması veya düzensiz kalp atışı gibi sağlık değişikliklerini gerçek zamanlı olarak algılayabilir ve uyarabilir veya antrenman sırasında sporculara kas aktivasyonu veya kalp atış hızı verilerini iletebilir.

Fiber, küçük bir harici cihaz tarafından kontrol edilmektedir, bu nedenle bir sonraki adım, fiberin kendisine bağlanabilen bir mikro denetleyici olarak yeni bir çip tasarlamak olacaktır.

Loke, “Bunu yapabildiğimizde ona fiber bilgisayar diyebiliriz” demiştir.

Diğer ortak yazarlar MIT doktora sonrası araştırmacısı Wei Yan; MIT lisans öğrencileri Brian Wang, Stephanie Fu, Ioannis Chatziveroglou, Syamantak Payra, Yorai Shaoul, Johnny Fung ve Itamar Chinn; Francis Wright Davis Kürsü Fizik Profesörü ve MIT Asker Nanoteknolojileri Enstitüsü müdürü John Joannopoulos; Harrisburg Bilim ve Teknoloji Üniversitesi yüksek lisans öğrencisi Pin-Wen Chou; Rhode Island Tasarım Okulu’nda Doç. Dr. Anna Gitelson-Kahn ve RISD’de Pevaroff-Cohn Ailesi Dokunulmuş Tekstil Kürsüsü’nün sahibi olan Profesör Anais Missakian’dır.

 Kaynak: techxplore.com