طوّرت المنسوجات الذكية، المعروفة أيضًا باسم الأقمشة الذكية أو المنسوجات الإلكترونية، مواد تحتوي على مكونات إلكترونية لتعزيز ميزات الأجهزة القابلة للارتداء وغير ذلك من المنتجات.
كان ابتكار LilyPad عام 2007 أحد أقدم التطبيقات، وهو سلسلة مكوّنات إلكترونية قابلة للخياطة مصممة للاستخدام في الملابس التفاعلية والألعاب.
قيود وتطورات أساسية
ومن أبرز قيود المنسوجات الذكية محدودية قدرات الألياف بمفردها، وعدم دمجها مع مكونات فردية، فتصبح المهام الأساسية مثل تفسير الإشارات الحيوية آنيًا صعبة، ويصعب التقاط الإشارات لمعالجة البيانات لاحقًا.
في دراسة جديدة بمجلة Nano‑Micro Letters، قام العلماء بدمج الاستشعار والتواصل والحوسبة والتخزين في خيط واحد من الألياف، ويمكن لكل ليف مرن التمدد بنسبة 60%، والغسل في الغسالة، مما يعني إمكان استخدامه لنسج الملابس العملية.
قال العلماء إن الألياف الجديدة تمكن الملابس أو الأجهزة الذكية من العمل بدقة أكبر بفضل الاستشعار من نقاط متعددة والتفاعلات الفورية بين الحاسوب والإنسان.
أضافوا أن كل ليف مطوّر في الدراسة تضمن ثمانية أجهزة، منها أربعة أجهزة استشعار: كاشف ضوئي، ومستشعر درجة حرارة، ومقياس تسارع، ومستشعر تخطيط فوتوبيثزموجرافي (PPG)، الذي يقيس التغيرات في امتصاص الجلد للضوء، إضافة إلى وحدة تحكم دقيقة، ووحدتي اتصال، وأجهزة إدارة طاقة. وتحقّقت هذه المكونات مجتمعةً من جمع البيانات ومعالجتها وتخزينها ونقل النتائج.
لمراقبة مدى فعالية النظام الجديد، دمج أربعة ألياف ذكية في أكمام الملابس وأرجل البنطال، وطلب من شخص يرتديها أداء بعض تمارين القرفصاء والاندفاع.
تُشغّل كل ليف شبكة عصبية مُدرّبة بشكل فردي، بخوارزميات تعلم آلي مصممة لمحاكاة طريقة معالجة الدماغ البشري للمعلومات، وهذا مكّن الألياف من التعرف على الحركات ومنها القرفصاء، والرفع، ودوران الذراع، وغيرها.
حقّقت ليفة واحدة دقة بنسبة 67% في التعرف على حركات محددة، بينما عززت الأربعة التي تعمل معًا الدقة إلى 95%.
وأشار العلماء إلى أن هذا يبرز التحسن الهائل في إمكانات الاستشعار التعاوني متعدد الألياف والتفكير الموزع، ويسهم في تحول أنظمة الذكاء القابلة للارتداء التي تدمج الحوسبة مع صنع القرار الشبكي لتقديم أداء قوي ودقيق.
أقر العلم بأن هناك تحديات في تحسين سرعات الاتصالات، وتقليل استهلاك الطاقة، وزيادة عرض النطاق الترددي.