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 文／陳根

  近些年來，可穿戴設備一直是科技領域的熱點。無論是衣物像皮膚一樣擁有觸覺，還是紡織品利用人體能量為小型設備供電，可穿戴設備總是能刷新我們的想象。近日，研究人員又成功地將微型芯片嵌入到單根纖維中，發明了一種新型可編程的纖維，其可以制成衣物，實現智能活動。

纖維是構建世界的基本元素之一，也是人類重要的發明之一。根據中國考古發現，人類從5000多年前就開始使用纖維材料，它們被編成紡織品，為人類遮身蔽體、保暖抗寒。近年來，隨著信息技術和人工智能的飛速發展，纖維材料更是具備了發電、儲能、發光、變色、變形、傳感等一系列全新功能。

與塊狀和薄膜器件相比，纖維狀電子器件可以緊粘在不規則基底上、可適應扭曲和拉伸等復雜形變，同時具有透氣導濕等獨特性能。這些優點使得纖維電子器件，在電源系統、信息技術、物聯網、人工智能、大健康、空間探測等領域有著廣泛的應用空間。

在一項新的研究中，研究人員使用熱拉伸技術，將 4 根直徑 25 微米的鎢絲組成的微米級芯片嵌入預制聚合物纖維，制成長度可達數十米的可彎折、抗拉伸纖維。這一技術能夠保持纖維內微芯片穩固連接，并且能夠令其在穿過針眼、織入衣物時不損壞，由于纖維本身也足夠細軟，穿著時也不會引起不適。

嵌入纖維的每一個芯片都具有唯一的數字地址，系統可通過簡單的邏輯電路進行數字尋址，并根據輸入的信號激活對應芯片的功能。此外，芯片中還包含存儲單元，將一個 747 KB 的彩色短片和一個 0．45 MB 的音樂文件寫入其中，這些文件能夠在斷電的情況下保存兩個月。

由于嵌入的芯片可以根據需求設計，所以理論上，這樣的結構可以完成任何簡單邏輯電路所能執行的任務。實驗中，研究人員將一組包含 1650 個芯片的纖維縫入了襯衫的腋下，這些芯片連接形成了一個神經網絡，可以分析溫度的時序信息，判定穿著者正在進行的活動類型。

更重要的是，訓練完成的神經網絡對穿戴者活動類型的判斷準確率達到了 96．4％。未來，基于傳感纖維和神經網絡纖維的穿戴設備將能夠感知并實時提醒人們的身體狀況變化，并為呼吸衰退或心率不齊等癥狀的病人以及訓練期間的運動員提供數據支持。

目前，雖然這一纖維結構已包含了處理單元，但暫時仍通過一個小型外部控制設備進行指令輸入和數據輸出，以供研究測試需要。未來，如果可以將外部控制單元也設計為微米級芯片，置于纖維內部，那就相當于把電腦穿在身上了。