دانشمندان طی یک مطالعه جدید یک رایانه فیبری جدید که شامل هشت دستگاه است را به هم بافتند تا بتوانند به عنوان لباس‌های هوشمند منسجم با یکدیگر همکاری کنند.
به گزارش ایسنا، دانشمندان طی یک پژوهش جدید، قطعات کلیدی رایانه را در یک فیبر انعطاف‌پذیر و منفرد به عنوان یک لباس هوشمند گنجاندند که می‌توان آن را داخل ماشین لباسشویی انداخت. آنها امیدوارند روزی بسیاری از این فیبرها را به هم ببافند و یک شبکه یکپارچه محاسبات فیبری بسازند.
به نقل از لایوساینس، منسوجات هوشمند که با نام‌های «پارچه‌های هوشمند» یا «منسوجات الکترونیکی» نیز شناخته می‌شوند، موادی هستند که حاوی قطعات الکترونیکی هستند و ویژگی‌های سامانه‌های پوشیدنی و سایر محصولات را بهبود می‌بخشند. این محصولات می‌توانند برای ایجاد موادی با قطعات محاسباتی داخلی مورد استفاده قرار گیرند که در لباس‌ها یا نمایشگرهای بافته‌شده در کنار سایر کاربردها به کار می‌روند.
یکی از اولین کاربردهای مدرن این فناوری، ساخت «لیلی‌پد»(LilyPad) در سال ۲۰۰۷ بود. این فناوری مجموعه‌ای از قطعات الکترونیکی قابل دوخت است که برای استفاده در لباس‌ها، اسباب‌بازی‌ها یا مجسمه‌های تعاملی طراحی شده است.
یکی از مهم‌ترین محدودیت‌های منسوجات هوشمند این است که قابلیت‌های محاسباتی فیبرهای منفرد به‌شدت محدود است و هیچ قطعه مجزایی در آنها تعبیه نشده است. به دلیل فقدان قطعات در این فیبرها، وظایف اساسی مانند تفسیر زیست‌سیگنال‌ها در لحظه دشوار است و دریافت سیگنال‌ها برای پردازش داده‌های بعدی نیز سخت می‌شود.
دانشمندان حسگرها، قابلیت‌های ارتباطی، محاسباتی و ذخیره‌سازی را در یک رشته فیبر واحد جاسازی کردند. هر فیبر فنری ۶۰ درصد قابلیت کشسانی دارد و می‌تواند داخل ماشین لباسشویی شسته شود. این امر به معنی آن است که می‌توان از آن برای بافتن لباس‌های کاربردی استفاده کرد.
دانشمندان می‌گویند: این فیبر جدید همچنین باعث می‌شود لباس‌ها یا فناوری‌های هوشمند به دلیل وجود حسگر در چندین نقطه و تعاملات در لحظه بین رایانه و انسان، دقت بهتری داشته باشند.
آینده لباس‌های هوشمند
هر فیبر توسعه‌یافته در این مطالعه شامل هشت دستگاه و چهار حسگر است. دانشمندان در این مطالعه اظهار داشتند: این اجزا با هم به جمع‌آوری، پردازش، ذخیره‌سازی داده‌ها و انتقال نتایج دست یافتند.
پژوهشگران برای نظارت بر کارایی این سامانه جدید، چهار فیبر هوشمند را در آستین و پاچه‌های یک لباس ادغام کردند و از فردی که لباس را پوشیده بود، خواستند تا مجموعه‌ای از تمرینات بدنی را انجام دهد.
هر فیبر یک «شبکه عصبی»(neural network) آموزش‌دیده را به‌صورت جداگانه اجرا می‌کند. این قابلیت به فیبرها این امکان را داد تا اقدامات مختلف را در لحظه تشخیص دهند. یک فیبر منفرد به دقت ۶۷ درصد در تشخیص حرکات خاص دست یافت، در حالی که هر چهار فیبر با همکاری یکدیگر دقت را تا ۹۵ درصد افزایش دادند.
«شبکه عصبی» مجموعه‌ای از الگوریتم‌های یادگیری ماشین که برای تقلید از نحوه پردازش اطلاعات توسط مغز انسان طراحی شده‌اند.
دانشمندان در این مطالعه گفتند: این پیشرفت چشمگیر بر پتانسیل عظیم مشارکت چند حسگر در فیبرها و استدلال توزیع‌شده تأکید می‌کند و رویکردی متحول‌کننده برای سامانه‌های پوشیدنی هوشمند ارائه می‌دهد که محاسبات را به‌طور یکپارچه با تصمیم‌گیری شبکه‌ای ادغام می‌کند تا عملکردی قوی و با کیفیت بالا ارائه دهد.
آنها افزودند: این نتایج، عملکرد بالقوه شبکه‌ای از فیبرهایی را که با هم کار می‌کنند، برجسته می‌کند، اما هنوز چالش‌هایی در بهینه‌سازی سرعت‌های ارتباطی، کاهش مصرف انرژی و افزایش پهنای باند وجود دارد. ما برای گسترش شبکه این رایانه‌های مبتنی بر فیبر، باید کارایی تبادل اطلاعات بین گره‌های منفرد را نیز بهبود ببخشیم. مطالعات آینده می‌تواند بر ساخت پروتکل‌های ارتباطی با توان عملیاتی بالاتر و تأخیر کمتر تمرکز کنند که تنها برای این نوع رایانه‌های فیبری طراحی شده‌اند.
این مطالعه در مجله Nano-Micro Letters منتشر شده است.
منبع: ایسنا