“黑科技”纤维计算机重量仅5克

麻省理工学院的研究团队开发了一种柔性、弹性、可机洗的纤维计算机。这种纤维计算机仅重 5克，却将传感、计算、存储和通信功能集成于单根纤维，并构建了分布式纺织网络，能够更好地满足人体生理监测的需求。

纤维计算机的制造过程采用了创新的柔性电路板技术。研究团队将平面微型设备（如32位浮点微控制器、传感器等）的二维引脚布局映射为三维圆柱形排列，使其能够适配纤维的几何结构。然后，他们将铜导线与微型设备封装在弹性聚合物中，形成了一种可拉伸（超过60%应变）且耐机洗的纤维。这种纤维不仅支持编织、针织等纺织工艺，还集成了8种微型设备，包括微控制器、蓝牙低功耗芯片、加速度计、光传感器等。

纤维计算机的另一个重要创新是其分布式纺织网络的构建。通过在纤维内集成发光二极管和光传感器，并利用编织聚合物波导实现多纤维间的光信号传输，该网络支持10赫兹的带宽。同时，通过 BLE 模块构建了分布式无线网络，能够实现多节点数据的聚合。此外，纤维中还集成了微型锂离子电池，可为纤维计算机供电 6 小时，并支持动态电压调节。

纤维计算机在生理监测和分布式推断方面的表现尤为出色。利用加速度计和光电容积描记传感器，纤维计算机可以实时监测心率与运动数据。通过嵌入式微控制器实现信号滤波与特征提取，能够更准确地分析生理信号。在四纤维网络中，各节点运行独立训练的神经网络，并通过加权投票机制聚合结果，将活动分类准确率从单节点的大约 70% 提升至 95%。这种分布式推断方式不仅提高了监测的准确性，还为多节点协同工作提供了新的思路。

◎ 来源|科普中国