Badacze opracowali technologię, która pozwala umieścić pełny system komputerowy w pojedynczym włóknie tekstylnym. Badanie opublikowane 6 czerwca 2025 roku w czasopiśmie Nano-Micro Letters szczegółowo opisuje to niezwykłe osiągnięcie inżynieryjne. Każde takie włókno zawiera aż osiem różnych mikroelektronicznych urządzeń działających jako zintegrowany system.
W skład tego miniaturowego komputera wchodzą cztery różne czujniki: fotodetektor, czujnik temperatury, akcelerometr oraz czujnik fotopletyzmograficzny PPG służący do monitorowania zmian w absorpcji światła przez skórę. Dodatkowo system obejmuje 32-bitowy mikrokontroler, dwa moduły komunikacyjne oraz specjalne urządzenia do zarządzania energią.
Czytaj także: To najmniejszy komputer kwantowy, jaki widział świat. Do wykonywania obliczeń wystarcza mu jeden foton
Kluczową cechą tej technologii jest jej praktyczność. Nowe włókno charakteryzuje się 60% rozciągliwością i zachowuje funkcjonalność nawet po praniu w pralce. To oznacza, że może być wykorzystywane w odzieży codziennego użytku bez obaw o uszkodzenie podczas normalnego noszenia czy czyszczenia.
Aby osiągnąć tak wysoką elastyczność, zespół badawczy zastosował innowacyjną strategię integracji dwuwymiarowych mikrochipów z trójwymiarową architekturą włókien. Dodatkowo spiralne elektrody miedziane znacząco zwiększają elastyczność całej konstrukcji, pozwalając tkaninie na naturalne ruchy.
Prawdziwy potencjał tej technologii ujawnia się jednak dopiero wtedy, gdy współpracuje ze sobą kilka takich włókien. Testy wykazały znaczącą różnicę w wydajności między pojedynczym włóknem a siecią wielu współpracujących ze sobą włókien tego typu. Jedno włókno osiągnęło 67% dokładności w rozpoznawaniu konkretnych ruchów człowieka, ale gdy cztery włókna działały razem w rozproszonej sieci, dokładność wzrosła do imponujących 95%.
Każde włókno wykorzystuje indywidualnie trenowaną sieć neuronową do rozpoznawania aktywności w czasie rzeczywistym. Zintegrowane komponenty umożliwiają pełny cykl przetwarzania informacji — od zbierania danych, przez ich analizę i przechowywanie, aż po transmisję wyników do innych urządzeń.
System pozwala na interakcje człowiek-komputer w czasie rzeczywistym dzięki wielopunktowemu wykrywaniu. Oznacza to, że odzież może natychmiast reagować na ruchy użytkownika, zmiany temperatury czy inne parametry fizjologiczne, bez konieczności wysyłania danych do zewnętrznych serwerów.
Mimo obiecujących wyników technologia wymaga jeszcze dopracowania. Główne wyzwania obejmują optymalizację prędkości komunikacji między włóknami, zmniejszenie zużycia energii oraz zwiększenie przepustowości systemu. Kluczowe znaczenie ma również poprawa efektywności wymiany informacji między poszczególnymi węzłami sieci włókien.
Przyszłe badania koncentrują się na opracowaniu protokołów komunikacyjnych o wyższej przepustowości i niższym opóźnieniu. Równolegle naukowcy z Uniwersytetu Cambridge rozwijają tańsze metody produkcji inteligentnych tekstyliów, wykorzystując standardowe maszyny tkackie zamiast kosztownych zakładów mikroelektronicznych.
Ich podejście pozwala na produkcję w dowolnym kształcie i rozmiarze, z próbkami testowymi o wymiarach około 50×50 cm. Nowa technologia może znaleźć zastosowanie w monitorowaniu zdrowia, elektronice noszonej, motoryzacji, budownictwie i interakcjach człowiek-komputer.
Kiedy inteligentne ubrania trafią do naszych szaf
Perspektywa ubrań, które automatycznie dostosowują temperaturę czy monitorują parametry życiowe, może brzmieć ekscytująco. Przełom w technologii włókien obliczeniowych rzeczywiście otwiera drzwi do prawdziwie inteligentnych tekstyliów, ale droga od laboratoryjnych prototypów do masowej produkcji jest zwykle długa i pełna wyzwań.
Kluczowe będzie nie tylko udoskonalenie samej technologii, ale także obniżenie kosztów produkcji do poziomu akceptowalnego dla przeciętnego konsumenta. Dopiero wtedy inteligentne tkaniny mogą stać się naturalną częścią naszego codziennego życia, a nie jedynie ciekawostką technologiczną.