Вчені створили електронну шкіру з ШІ: технологія може замінити класичні смарт-пристрої
Американські науковці створили унікальний обчислювальний патч, який наноситься безпосередньо на тіло як друга шкіра. На відміну від сучасних смарт-годинників, які лише збирають інформацію і відправляють її на віддалені сервери, новий пристрій має вбудований штучний інтелект.
Про це інформує РБК-Україна, посилаючись на дослідження, опубліковане у фаховому віснику Nature Electronics.
Смарт-годинники програють новій технології?
Вчені пояснили: сучасні портативні гаджети мають суттєвий недолік - затримку у часі. Коли годинник фіксує аномальний пульс, він має передати дані через телефон на хмарний сервер, почекати на аналіз алгоритму і повернути результат назад. Цей процес триває щонайменше кілька секунд.
Проте у випадку фібриляції шлуночків (небезпечного хаотичного серцебиття) рахунок іде на мілісекунди, і така затримка може коштувати людині життя.
Новий натільний пристрій функціонує як персональний миттєвий лікар, інтегрований у шкіру. Замість кремнієвих мікросхем учені використали органічні електрохімічні транзистори. Вони обробляють інформацію за допомогою електричного струму та руху іонів через спеціальний гелевий електроліт.
Така архітектура імітує роботу синапсів людського мозку і має вбудовану пам'ять, що дозволяє проводити складні ШІ-обчислення локально, прямо на тілі.
Інженерний прорив
Головним викликом для розробників під керівництвом професора Сіхонга Ванга була чутливість гнучких матеріалів до тепла та розчинників, через що їх не можна виготовляти стандартними методами мікроелектроніки. Крім того, гелевий електроліт постійно розтікався, викликаючи замикання.
Проблему вирішили у співпраці з Аргонською національною лабораторією.
Новий полімер: учені створили особливий тип полімерного гелю, який твердне у надточні візерунки під дією ультрафіолетового світла.
Щільність друку: завдяки методу фотолітографії дослідникам вдалося розмістити 10 000 еластичних транзисторів на одному квадратному сантиметрі електронної шкіри.
Порятунок життів із точністю до 99,6%
Щоб перевірити ефективність розробки, інженери завантажили у патч ШІ-алгоритм для боротьби з фібриляцією шлуночків. Зазвичай цей стан лікують потужним і болісним розрядом дефібрилятора, що б'є по всьому серцю. Науковці ж запропонували точковий метод - відстежувати напрямок аномальних електричних хвиль у серці та гасити їх мікроімпульсами на випередження.
Тести на реальних кардіокартах донорського серця людини показали, що гнучкий патч визначає положення небезпечних хвиль із точністю 99,6%. При цьому пристрій не втрачав ефективності, навіть коли його розтягували у півтора раза від початкової довжини.
Під час іншого експерименту нейромережа у патчі проаналізувала комплексні дані пацієнта (рівень холестерину, цукру у крові, максимальний пульс та показники ЕКГ) й визначила ризик серцевого нападу з точністю 83,5%.
Наразі розробники працюють над інтеграцією у патч додаткових біосенсорів та еластичних бездротових модулів. Мета - створити повністю автономну систему моніторингу здоров'я.