Fibre numérique programmable

Les chercheurs ont créé une fibre dotée de capacités numériques capable de détecter, de stocker, d'analyser et de déduire l'activité après avoir été cousue dans une chemise. Les tissus numériques révèlent le contexte de modèles cachés dans le corps humain qui pourraient être utilisés pour la surveillance des performances physiques, l'inférence médicale et la détection précoce des maladies.

Jusqu'à présent, les fibres électroniques étaient analogiques - transportant un signal électrique continu - plutôt que numériques, où des bits d'information discrets pouvaient être encodés et traités en 0 et en 1. Le nouveau tissu stocke et traite les données numériquement, ajoutant une nouvelle dimension de contenu informatif aux textiles et permettant de programmer les tissus.

La nouvelle fibre a été créée en plaçant des centaines de micropuces numériques carrées en silicium dans une préforme qui a ensuite été utilisée pour créer une fibre polymère. En contrôlant précisément le flux de polymère, les chercheurs ont pu créer une fibre avec une connexion électrique continue entre les puces sur une longueur de plusieurs dizaines de mètres. La fibre elle-même est fine et flexible et peut être passée à travers une aiguille, cousue dans des tissus et lavée au moins 10 fois sans se décomposer.

Une fibre numérique offre un moyen de contrôler des éléments individuels au sein d'une fibre, à partir d'un point à l'extrémité de la fibre. Les chercheurs ont mis au point une méthode d'adressage numérique qui leur permet "d'activer" la fonctionnalité d'un élément sans activer tous les éléments.

Une fibre numérique peut également stocker de nombreuses informations en mémoire. Les chercheurs ont pu écrire, stocker et lire des informations sur la fibre, notamment un court métrage en couleur de 767 kilobits et un fichier musical de 0,48 mégaoctet. Les fichiers peuvent être stockés pendant deux mois sans alimentation.

La fibre fait également quelques pas en avant vers l'intelligence artificielle en intégrant, au sein de la mémoire de la fibre, un réseau de neurones de 1 650 connexions. Après l'avoir cousue autour de l'aisselle d'une chemise, les chercheurs ont utilisé la fibre pour recueillir 270 minutes de données sur la température corporelle de surface d'une personne portant la chemise et ont analysé comment ces données correspondaient à différentes activités physiques. Formée sur ces données, la fibre a pu déterminer avec une précision de 96 % l'activité exercée par la personne qui la portait.

L'ajout d'un composant AI à la fibre augmente encore ses possibilités. Les tissus avec des composants numériques peuvent collecter des informations sur tout le corps au fil du temps, et ces données luxuriantes sont parfaites pour les algorithmes d'apprentissage automatique. Ce type de tissu pourrait fournir des données open-source quantitatives et qualitatives pour extraire de nouveaux schémas corporels.

Grâce à cette puissance analytique, les fibres pourraient un jour détecter et alerter les gens en temps réel des changements de santé comme un déclin respiratoire ou un rythme cardiaque irrégulier, ou fournir des données d'activation musculaire ou de fréquence cardiaque aux athlètes pendant l'entraînement. La fibre est contrôlée par un petit dispositif externe. La prochaine étape consistera donc à concevoir une nouvelle puce en tant que microcontrôleur pouvant être connecté à la fibre elle-même.