Fibra Digital Programável: Sensoriamento, Armazenamento e Análise de Dados Vestíveis

Pesquisadores criaram uma fibra com capacidades digitais que é capaz de sentir, armazenar, analisar e inferir atividade após ser costurada em uma camisa. Tecidos digitais revelam o contexto de padrões ocultos no corpo humano que poderiam ser usados para monitoramento de desempenho físico, inferência médica e detecção precoce de doenças.

Até agora, fibras eletrônicas eram analógicas — transportando um sinal elétrico contínuo — em vez de digitais, onde bits discretos de informação podem ser codificados e processados em 0s e 1s. O novo tecido armazena e processa dados digitalmente, adicionando uma nova dimensão de conteúdo de informação aos têxteis e permitindo que tecidos sejam programados.

A nova fibra foi criada colocando centenas de chips digitais de silício microscópicos quadrados em uma pré-forma que foi então usada para criar uma fibra de polímero. Controlando precisamente o fluxo do polímero, os pesquisadores foram capazes de criar uma fibra com conexão elétrica contínua entre os chips ao longo de um comprimento de dezenas de metros. A própria fibra é fina e flexível e pode ser passada por uma agulha, costurada em tecidos e lavada pelo menos 10 vezes sem se degradar.

Uma fibra digital oferece uma maneira de controlar elementos individuais dentro de uma fibra, a partir de um ponto na extremidade da fibra. Os pesquisadores desenvolveram um método de endereçamento digital que permite “ligar” a funcionalidade de um elemento sem ligar todos os elementos.

Uma fibra digital também pode armazenar muita informação na memória. Os pesquisadores foram capazes de escrever, armazenar e ler informações na fibra, incluindo um arquivo de filme colorido curto de 767 kilobits e um arquivo de música de 0,48 megabytes. Os arquivos podem ser armazenados por dois meses sem energia.

A fibra também dá alguns passos à frente em inteligência artificial ao incluir, dentro da memória da fibra, uma rede neural de 1.650 conexões. Após costurá-la ao redor da axila de uma camisa, os pesquisadores usaram a fibra para coletar 270 minutos de dados de temperatura corporal superficial de uma pessoa usando a camisa e analisaram como esses dados correspondiam a diferentes atividades físicas. Treinada nesses dados, a fibra foi capaz de determinar com 96 por cento de precisão qual atividade a pessoa usando-a estava envolvida.

Adicionar um componente de IA à fibra aumenta ainda mais suas possibilidades. Tecidos com componentes digitais podem coletar informações pelo corpo ao longo do tempo, e esses dados exuberantes são perfeitos para algoritmos de aprendizado de máquina. Este tipo de tecido poderia dar quantidade e qualidade de dados open-source para extrair novos padrões corporais.

Com este poder analítico, as fibras um dia poderiam sentir e alertar pessoas em tempo real sobre mudanças de saúde como declínio respiratório ou batimento cardíaco irregular, ou entregar dados de ativação muscular ou frequência cardíaca a atletas durante treinamento. A fibra é controlada por um pequeno dispositivo externo, então o próximo passo será projetar um novo chip como um microcontrolador que possa ser conectado dentro da própria fibra.