Fibre numérique programmable : détection, stockage et analyse de données portables

Des chercheurs ont créé une fibre avec des capacités numériques capable de détecter, stocker, analyser et déduire l'activité après avoir été cousue dans une chemise. Les tissus numériques dévoilent le contexte de motifs cachés dans le corps humain qui pourraient être utilisés pour la surveillance de la performance physique, 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 discrets d'information peuvent être encodés et traités en 0 et 1. Le nouveau tissu stocke et traite les données numériquement, ajoutant une nouvelle dimension de contenu informationnel aux textiles et permettant aux tissus d'être programmés.

La nouvelle fibre a été créée en plaçant des centaines de puces numériques en silicium à l'échelle microscopique 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 dizaines de mètres. La fibre elle-même est fine et flexible et peut être passée dans une aiguille, cousue dans des tissus, et lavée au moins 10 fois sans se dégrader.

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

Une fibre numérique peut également stocker beaucoup d'informations en mémoire. Les chercheurs ont pu écrire, stocker et lire des informations sur la fibre, y compris un fichier de film court 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 dans l'intelligence artificielle en incluant, dans la mémoire de la fibre, un réseau neuronal de 1 650 connexions. Après l'avoir cousue autour de l'aisselle d'une chemise, les chercheurs ont utilisé la fibre pour collecter 270 minutes de données de température de surface corporelle d'une personne portant la chemise et ont analysé comment ces données correspondaient à différentes activités physiques. Entraînée sur ces données, la fibre a été capable de déterminer avec 96 pour cent de précision quelle activité la personne la portant était en train de faire.

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

Avec cette puissance analytique, les fibres pourraient un jour détecter et alerter les gens en temps réel sur 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, donc la prochaine étape sera de concevoir une nouvelle puce comme microcontrôleur qui peut être connectée à l'intérieur de la fibre elle-même.