“黑科技”纖維計算機重量僅5克

麻省理工學院的研究團隊開發了一種柔性、彈性、可機洗的纖維計算機。這種纖維計算機僅重 5克，卻將傳感、計算、存儲和通信功能集成于單根纖維，并構建了分布式紡織網絡，能夠更好地滿足人體生理監測的需求。

纖維計算機的制造過程采用了創新的柔性電路板技術。研究團隊將平面微型設備（如32位浮點微控制器、傳感器等）的二維引腳布局映射為三維圓柱形排列，使其能夠適配纖維的幾何結構。然后，他們將銅導線與微型設備封裝在彈性聚合物中，形成了一種可拉伸（超過60%應變）且耐機洗的纖維。這種纖維不僅支持編織、針織等紡織工藝，還集成了8種微型設備，包括微控制器、藍牙低功耗芯片、加速度計、光傳感器等。

纖維計算機的另一個重要創新是其分布式紡織網絡的構建。通過在纖維內集成發光二極管和光傳感器，并利用編織聚合物波導實現多纖維間的光信號傳輸，該網絡支持10赫茲的帶寬。同時，通過 BLE 模塊構建了分布式無線網絡，能夠實現多節點數據的聚合。此外，纖維中還集成了微型鋰離子電池，可為纖維計算機供電 6 小時，并支持動態電壓調節。

纖維計算機在生理監測和分布式推斷方面的表現尤為出色。利用加速度計和光電容積描記傳感器，纖維計算機可以實時監測心率與運動數據。通過嵌入式微控制器實現信號濾波與特征提取，能夠更準確地分析生理信號。在四纖維網絡中，各節點運行獨立訓練的神經網絡，并通過加權投票機制聚合結果，將活動分類準確率從單節點的大約 70% 提升至 95%。這種分布式推斷方式不僅提高了監測的準確性，還為多節點協同工作提供了新的思路。

◎ 來源|科普中國