الألياف الحاسوبية المرنة بحجم خيط القطن تمثل ثورة جديدة في صناعة الملابس الذكية القادرة على مراقبة صحة الإنسان والتكيف مع الظروف المناخية، فقد كشفت جامعة ETH زيورخ عن ألياف مزودة بقدرات حوسبية متكاملة تُغسل وتُجفف دون تلف، مما يوسع نطاق التطبيقات العملية لهذه التقنية في مجال الملابس الذكية والمراقبة الحيوية بفاعلية عالية.
الألياف الحاسوبية المرنة في صناعة الملابس الذكية ومراقبة الصحة
ابتكر الباحثون في جامعة ETH زيورخ أليافًا مرنة بحجم خيط القطن، مزودة بوظائف حاسوبية متطورة تضيف بُعدًا جديدًا لملابس المستقبل الذكية التي تراقب صحة الإنسان بشكل مباشر، إذ تم التحقق من قدرة هذه الألياف على تحمل الغسل والتجفيف مع الحفاظ على أدائها دون تدهور، وهو ما يفتح آفاقًا واسعة في صناعة الملابس التي تستجيب للتغيرات المناخية وتتفاعل مع الظروف البيئية.
تتضمن هذه الألياف نظام استشعار متعدد الاستخدامات؛ إذ تسمح للملابس بمراقبة درجة حرارة الجسم، الحفاظ على الدفء في الأجواء الباردة، وتوفير تبريد شخصي في الأحوال الحارة، كما أنها تقدم وظائف متقدمة تشمل التخزين، الاتصال، والحوسبة ضمن نسق متكامل بحيث يمكن بناء شبكات حاسوبية على الأقمشة نفسها، مما يجعل تصميم ملابس تفاعلية تعرض بيانات صحية في الوقت الفعلي أمرًا ممكنًا.
نتائج التجارب العملية للألياف الحاسوبية المرنة لتتبع الحركة بدقة عالية
في إطار تجربة عملية أجراها الفريق البحثي، تم خياطة أربع ألياف مرنة في قطعة ملابس لاختبار قدرات الألياف الذكية على تتبع الحركات، حيث طلب الباحثون من متطوعين أداء تمارين رياضية مثل القرفصاء ولوح البلانك، وسجلت الألياف المنفردة معدل دقة في التقاط الحركة يصل إلى 67%، بينما ارتفعت الدقة إلى 95% عند دمج أربع ألياف معًا، وهو رقم شاهِد على كفاءة هذه التقنية.
كل ليفة من هذه الألياف مزودة بثمانية أجهزة متكاملة تضم مستشعرات متنوعة، تشمل المستشعر الضوئي، حساس الحرارة، مقياس التسارع، ومستشعر تدفق الدم؛ إلى جانب متحكم دقيق، وحدات اتصال، ونظام إدارة الطاقة، مما يضمن دقة الأداء واستمراريته في ظروف الاستخدام المتعددة.
| نوع المستشعر | الوظيفة |
|---|---|
| المستشعر الضوئي | رصد الضوء والظروف المحيطة |
| حساس الحرارة | قياس درجة حرارة الجسم والبيئة |
| مقياس التسارع | تحديد الحركة والاتجاه |
| مستشعر تدفق الدم | مراقبة النبض والدورة الدموية |
التحديات التقنية وتطور نظام الاستشعار الجماعي للألياف الحاسوبية المرنة
قام الفريق أيضًا بتطوير نظام استشعار جماعي حيث تعمل الألياف بتنسيق داخل شبكة متكاملة، تُجمع من خلالها البيانات وترفع إلى أنظمة تحليل متقدمة تعتمد على خوارزميات الشبكات العصبية المدربة على تفسير الإشارات الحيوية، هذا النظام المتطور يوفر التعرف الدقيق على الحركات والوظائف البيولوجية بشكل فوري، ما يعزز من قيمة الألياف الحاسوبية المرنة في التطبيقات العملية.
رغم ذلك، تواجه هذه التقنية عدة تحديات رئيسية تستوجب المزيد من البحث والتطوير، منها الحاجة إلى تسريع معدلات الاتصال بين الألياف، تقليل استهلاك الطاقة لكي تكون مناسبة للاستعمال الدائم، وتطوير بروتوكولات اتصال أقل تأخيرًا لضمان الاستجابة الفورية وتحقيق أداء متفوق للملابس التي تعتمد على الأقمشة الحاسوبية في مختلف الاستخدامات.
- زيادة سرعة الاتصال بين ألياف الملابس
- تحسين كفاءة استهلاك الطاقة في الأنظمة المتكاملة
- تصميم بروتوكولات اتصال منخفضة التأخير
يكتسب هذا الاكتشاف أهمية بالغة في عالم الأجهزة القابلة للارتداء؛ إذ لا تقتصر فائدته على مراقبة الصحة أو الأداء الرياضي فحسب، بل تتوسع لتشمل تطوير أدوات تفاعلية وأنظمة اتصال متكاملة مدمجة ضمن الملابس، لتعزيز تجربة المستخدم وتوفير تسهيلات تكنولوجية مستقبلية متقدمة.
