Nghiên cứu mới cho thấy khả năng tích hợp các thành phần máy tính, cảm biến và giao tiếp vào một sợi vải linh hoạt. Sợi vải thông minh này, có khả năng giặt máy và co giãn 60%, giúp cải thiện độ chính xác nhờ hợp tác nhiều sợi, mở ra tiềm năng cho công nghệ mặc thông minh.
Điểm nổi bật:
- Các nhà khoa học phát triển sợi vải linh hoạt tích hợp máy tính và cảm biến.
- Vải thông minh này có thể co giãn 60% và chịu được quá trình giặt máy.
- Hệ thống đa sợi nâng cao độ chính xác từ 67% lên 95% nhờ hợp tác cảm biến theo thời gian thực.
(Image credit: Parlaungan Hasibuan/Getty Images)
Các nhà khoa học đã kết hợp các thành phần tính toán chủ chốt vào một sợi vải linh hoạt có thể cho qua máy giặt. Các nhà nghiên cứu hy vọng rằng một ngày nào đó có thể dệt nhiều sợi vải này thành một mạng lưới "tính toán sợi" thống nhất — nghĩa là, trang phục với các khả năng thông minh.
Smart textiles, còn được biết đến là vải thông minh hoặc e-textiles, là những vật liệu chứa các thành phần điện tử giúp nâng cao tính năng của các thiết bị đeo và các sản phẩm khác. Chúng có thể được sử dụng để tạo ra các vật liệu với các thành phần tính toán tích hợp sẵn, có thể ứng dụng trong quần áo hoặc màn hình dệt, trong số các ứng dụng khác.
Một trong những ứng dụng hiện đại đầu tiên của loại công nghệ này là việc tạo ra LilyPad vào năm 2007 — một loạt các thành phần điện tử có thể may, được thiết kế để sử dụng trong trang phục, đồ chơi hoặc tác phẩm điêu khắc tương tác.
Một trong những hạn chế đáng kể của vải thông minh là khả năng tính toán của từng sợi vải bị giới hạn nghiêm trọng và chúng không được tích hợp các thành phần riêng lẻ.
Vì những sợi vải này thiếu các thành phần, các nhiệm vụ cơ bản như giải mã tín hiệu sinh học theo thời gian thực trở nên khó khăn — và việc thu thập tín hiệu để xử lý dữ liệu sau đó cũng gặp trở ngại.
Nhưng trong một nghiên cứu mới được công bố vào ngày 6 tháng 6 trong tạp chí Nano-Micro Letters, các nhà khoa học đã trang bị cảm biến, giao tiếp, tính toán và lưu trữ vào một sợi vải đơn lẻ.
Mỗi sợi vải đàn hồi cũng có khả năng kéo giãn tới 60% và có thể cho qua máy giặt — nghĩa là chúng có thể được sử dụng để dệt lên trang phục thực dụng.
Sợi vải mới cũng giúp trang phục hoặc các thiết bị thông minh có độ chính xác cao hơn nhờ vào việc cảm biến từ nhiều điểm và tương tác theo thời gian thực giữa máy tính và con người, theo nghiên cứu.
Tương lai của trang phục
Mỗi sợi vải được phát triển trong nghiên cứu được tích hợp tám thiết bị, bao gồm bốn cảm biến — cảm biến ánh sáng, cảm biến nhiệt độ, gia tốc kế và cảm biến quang học PPG (đo sự thay đổi hấp thụ ánh sáng của da) — cũng như một vi điều khiển, hai module giao tiếp và các thiết bị quản lý năng lượng. Tổng hợp lại, các thành phần này thực hiện chức năng thu thập dữ liệu, xử lý, lưu trữ và truyền kết quả.
Để kiểm tra hiệu quả của hệ thống mới, các nhà khoa học đã tích hợp bốn sợi vải thông minh vào tay áo và quần của một bộ trang phục và yêu cầu một người mặc bộ trang phục thực hiện một loạt các bài tập như squats, lunges và planks.
Mỗi sợi vải vận hành một mạng nơ-ron được huấn luyện riêng — một tập hợp các thuật toán máy học được thiết kế để bắt chước cách con người xử lý thông tin. Điều này cho phép các sợi vải nhận diện các hành động khác nhau theo thời gian thực, bao gồm cú squat, plank, xoay cánh tay và nhiều hành động khác.
Một sợi vải riêng lẻ đạt được độ chính xác 67% trong việc nhận diện các chuyển động cụ thể, trong khi khi bốn sợi vải hoạt động cùng nhau, độ chính xác tăng lên 95%.
"Việc cải thiện đáng kể này nhấn mạnh tiềm năng to lớn của cảm biến đa sợi và xử lý phân tán, mở ra một hướng tiếp cận đột phá cho các hệ thống trang phục đeo thông minh kết hợp tính toán cục bộ với quyết định dựa trên mạng để mang lại hiệu suất ổn định và chính xác cao," các nhà khoa học cho biết trong nghiên cứu.
Đánh giá tác động: Nội dung này mang lại nhiều cơ hội đột phá cho thị trường công nghệ Việt Nam. Việc ứng dụng công nghệ tính toán tích hợp vào sợi vải cho phép phát triển trang phục thông minh, mở ra hướng đi mới trong lĩnh vực thiết bị đeo và thời trang công nghệ cao. Công nghệ này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất của các thiết bị đeo mà còn hứa hẹn tạo ra các sản phẩm có khả năng tương tác cao giữa con người và máy tính, điều rất phù hợp với xu hướng phát triển của thị trường trong nước. Sự kết hợp giữa cảm biến và hệ thống xử lý phân tán của các sợi vải sẽ thúc đẩy sự ra đời của nhiều ứng dụng sáng tạo trong y tế, thể thao và giải trí. Bên cạnh đó, khả năng giặt máy và co giãn của sản phẩm cũng giúp tăng cường tính bền vững và tiện ích, mở rộng cơ hội hợp tác cho các doanh nghiệp công nghệ ở Việt Nam.
