智能织物的快速发展的未来
2020-05-13
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在《问题》杂志上发表的一篇观点文章中，Fibers @ MIT研究小组的成员最近对如何迅速发展的高级纤维和织物领域如何改变我们生活的许多方面提出了详细的设想。
例如，“智能服装”可能会持续监测温度，心律和其他生命体征，然后分析数据并给出潜在健康状况的警告。由Yoel Fink教授领导的小组正在开发具有先进计算性能的纤维和织物。麻省理工新闻社（MIT News）要求该论文的主要作者，博士生加布里埃尔·洛克（Gabriel Loke）以及芬克（Fink）和其他六个人详细阐述该团队的前景。
问：您刚刚发表的论文描述了一种构架计算机的构想。这样的计算机能否帮助解决像我们现在所面对的那样的大流行情况？
答：当前的大流行表明，需要新的范例来实时评估大量人群的健康状况。当前的症状驱动测试方法是落后的指标，就Covid-19的普及而言，可以将其比作仅使用后视镜进行驾驶。那么，我们如何创建具有预测性，前瞻性并可以提供领先指标的系统？如果您可以连续获取生命体征怎么办？微妙的，难以察觉的微小变化会成为个人健康问题的预警信号吗？如果您可以将大量人群的这些变化在空间和时间上相关联，并实时进行关联以识别疾病的传播，该怎么办？
没有比我们都穿的衣服更普遍存在或暴露的重要数据。如果我们能以某种方式教我们的织物感知，存储，分析，提取和传达这种潜在有用的信息，那不是很好吗？
在本文中，我将介绍这台新计算机的四个原则。首先，通过新材料设计和可扩展的光纤制造方法，单根光纤的功能将随着时间的推移而迅速提高。第二步是将这些纤维协同组装成独特的结构，以捕获，存储和处理人体释放的大量数据。第三是人工智能织物的开发，在该织物中编程的特殊设计的机器学习算法可以发现并获得对隐藏的人体图案的新见解。第四，织物成为满足大量人口的增值服务的复杂平台。
问：您描述了一个潜在的“摩尔定律”，该定律最初描述了每18个月用于计算结构开发的计算能力增加一倍。你能描述一下你的意思吗？
答：要使光纤出现摩尔定律，光纤必须由多种材料组成，并精确地布置在单个光纤的横截面内，以生产出各种功能包括计算在内的设备。相对于微芯片设备的薄膜技术，多材料纤维的领域还很年轻。但是，我们现在在论文和研究中看到的是，光纤可以发挥的功能数量大大增加。
例如，在过去的几年中，称为热纤维拉伸的制造方法导致了多种材料的组合和功能，包括心率监测和光通信。借助光纤的摩尔定律，我们可以想象未来将通过新功能不断更新计算结构，这与我们始终在计算机中更新软件的方式类似。
问：您为计算结构的未来制定了长期愿景和蓝图。您认为朝着这个方向迈出的最重要的近期步骤是什么，我们有望在未来几年内看到这些步骤？
答：最重要的是确保人们，特别是学生，意识到织物中正在发生的事情以及他们很快将变得有能力。在我们的小组中，许多来自不同学科的学生正在致力于创建结构计算机。与个人计算机的发展类似，在这个领域中，新公司和创新都有大量机会。我预计光纤将进入数字领域，并引入光纤输入和输出。现代计算机由数百万个逻辑门组成，因此将数字电路和门合并到光纤中是实现光纤和光纤网全面计算能力的众多步骤中的第一步。
其次，对于实现织物计算机而言，近期的重要步骤将是开发织物体系结构，该体系结构允许纤维在保持常规织物质量的同时彼此通信。
最后，为了使结构具有人工智能功能，训练有用的网络以进行准确的预测需要大量数据集。这需要从我们的身体中收集大量数据。因此，需要使织物中的传感器尽可能地无缝和耐久，以便可以长时间佩戴这些传感器。这些方面的工作，例如提高光纤传感器的灵活性，耐洗性和功率要求，将使我们在人体数据的普适采样方面迈出一步。
