Investigadores del Institute for Soldier Nanotechnologies (ISN) del Ejército de EE.UU., en el Instituto Tecnológico de Massachusetts, han desarrollado la primera fibra con capacidades digitales, que puede detectar, almacenar, analizar e inferir la actividad cuando se cose en una prenda de vestir.
«Esta innovadora investigación, junto con otras que se están llevando a cabo en el ISN, podría revolucionar los uniformes de los soldados», dijo el Dr. James Burgess, director del programa ISN para el Mando de Desarrollo de Capacidades de Combate del Ejército de Estados Unidos, ahora conocido como DEVCOM, Laboratorio de Investigación del Ejército. «Podríamos equipar a nuestros soldados con uniformes que generen energía, les den información vital sobre su fisiología y exposiciones ambientales, proporcionen su ubicación a su unidad y alerten si sufren una lesión. Todo esto podría hacerse con muy poco aumento del peso que lleva el soldado».
En última instancia, los uniformes con esta tecnología podrían alimentar sensores, almacenar y analizar los datos recogidos y transmitirlos a fuentes externas.
La investigación, publicada en Nature Communications, describe la forma en que el equipo creó la nueva fibra. Para ello colocó cientos de chips digitales cuadrados de silicio a microescala en una preforma que creó una fibra de polímero. Controlando con precisión el flujo de polímero, crearon una fibra con conexión eléctrica continua entre los chips en una longitud de decenas de metros.
Hasta ahora, las fibras electrónicas eran analógicas, ya que transportaban una señal eléctrica continua, en lugar de digitales, en las que se pueden codificar y procesar bits discretos de información en 0s y 1s.
La fibra en sí es fina y flexible y puede pasar por una aguja, coserse en tejidos y lavarse al menos 10 veces sin romperse.
«Cuando pones la fibra en una camisa, no la sientes en absoluto», dice Gabriel Loke, estudiante de doctorado del MIT. «No sabrías que está ahí».
Yoel Fink, profesor de los departamentos de ciencia e ingeniería de los materiales y de ingeniería eléctrica e informática del MIT, dijo que las fibras digitales amplían las posibilidades de que los tejidos descubran el contexto de los patrones ocultos del cuerpo humano para la monitorización del rendimiento físico, la inferencia médica y la detección temprana de enfermedades.
Una fibra digital también puede almacenar mucha información en la memoria. Los investigadores fueron capaces de escribir, almacenar y leer información en la fibra, incluido un archivo de película corta a todo color de 767 kilobits y un archivo de música de 0,48 megabytes. Los archivos pueden almacenarse durante dos meses sin alimentación.
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. Tras coserla alrededor de la axila de una camisa, los investigadores emplearon la fibra para recoger 270 minutos de datos de la temperatura corporal superficial de una persona que llevaba la camisa, y analizaron cómo se correspondían estos datos con diferentes actividades físicas. Al ser entrenada con estos datos, la fibra fue capaz de determinar con un 96% de precisión la actividad en la que participaba la persona que llevaba la camiseta.
Según los investigadores, añadir un componente de inteligencia artificial a la fibra aumenta aún más sus posibilidades. Los tejidos con componentes digitales pueden recopilar mucha información sobre el cuerpo a lo largo del tiempo, y estos datos exuberantes son perfectos para los algoritmos de aprendizaje automático, afirma Loke.
Con esta capacidad de análisis, las fibras podrían algún día detectar y alertar a los soldados en tiempo real de cambios en su salud, como una disminución de la respiración o un ritmo cardíaco irregular, o proporcionar datos sobre la activación muscular o la frecuencia cardíaca durante los ejercicios de entrenamiento.
También podría proporcionar datos sobre las toxinas a las que están expuestos los soldados, el tiempo que han estado expuestos y controlar los efectos que tienen en su fisiología.
Fte. Army.mil
