Fibra Digital Programable: Sensado, Almacenamiento y Análisis de Datos Portátiles

Investigadores han creado una fibra con capacidades digitales que es capaz de sentir, almacenar, analizar e inferir actividad después de ser cosida en una camisa. Las telas digitales descubren el contexto de patrones ocultos en el cuerpo humano que podrían usarse para monitoreo de rendimiento físico, inferencia médica y detección temprana de enfermedades.

Hasta ahora, las fibras electrónicas han sido analógicas —transportando una señal eléctrica continua— en lugar de digitales, donde bits discretos de información pueden codificarse y procesarse en 0s y 1s. La nueva tela almacena y procesa datos digitalmente, añadiendo una nueva dimensión de contenido de información a los textiles y permitiendo que las telas sean programables.

La nueva fibra se creó colocando cientos de chips digitales de silicio a microescala cuadrados en una preforma que luego se usó para crear una fibra de polímero. Al controlar precisamente el flujo de polímero, los investigadores pudieron crear una fibra con conexión eléctrica continua entre los chips a lo largo de decenas de metros. La fibra en sí es delgada y flexible y puede pasar por una aguja, coserse en telas y lavarse al menos 10 veces sin degradarse.

Una fibra digital ofrece una forma de controlar elementos individuales dentro de una fibra, desde un punto en el extremo de la fibra. Los investigadores idearon un método de direccionamiento digital que les permite “encender” la funcionalidad de un elemento sin activar todos los elementos.

Una fibra digital también puede almacenar mucha información en memoria. Los investigadores pudieron escribir, almacenar y leer información en la fibra, incluyendo un archivo de película corta a color de 767 kilobits y un archivo de música de 0.48 megabytes. Los archivos pueden almacenarse durante dos meses sin energía.

La fibra también da unos pasos hacia la inteligencia artificial al incluir, dentro de la memoria de la fibra, una red neuronal de 1,650 conexiones. Después de coserla alrededor de la axila de una camisa, los investigadores usaron la fibra para recopilar 270 minutos de datos de temperatura corporal superficial de una persona que usaba la camisa y analizaron cómo estos datos correspondían a diferentes actividades físicas. Entrenada con estos datos, la fibra pudo determinar con un 96 por ciento de precisión en qué actividad estaba involucrada la persona que la usaba.

Agregar un componente de IA a la fibra aumenta aún más sus posibilidades. Las telas con componentes digitales pueden recopilar información a lo largo del cuerpo con el tiempo, y estos datos exuberantes son perfectos para algoritmos de aprendizaje automático. Este tipo de tela podría dar cantidad y calidad de datos de código abierto para extraer nuevos patrones corporales.

Con este poder analítico, las fibras algún día podrían sentir y alertar a las personas en tiempo real sobre cambios de salud como una caída respiratoria o un latido irregular, o entregar datos de activación muscular o frecuencia cardíaca a atletas durante el entrenamiento. La fibra es controlada por un pequeño dispositivo externo, por lo que el siguiente paso será diseñar un nuevo chip como microcontrolador que pueda conectarse dentro de la propia fibra.