En un artículo de opinión publicado en la revista científica Matter, los miembros del grupo de investigación Fibers@MIT del MIT han presentado una visión detallada de cómo el campo en rápido crecimiento de las fibras y tejidos avanzados podrían transformar muchos aspectos de nuestra vida diaria. Por ejemplo, esta “ropa inteligente” podría monitorizar continuamente la temperatura, el ritmo cardíaco y otros signos vitales, para luego analizarlos y dar advertencias sobre posibles estados o condiciones de salud. Liderado por el profesor Yoel Fink, este grupo de investigación está desarrollando fibras y tejidos con propiedades computacionales avanzadas. A continuación detallamos algunas de las cuestiones que se desarrollan en el artículo.
La fibras y tejidos han sido fundamentales para el desarrollo de la cultura, el arte, la religión, la ciencia y la ingeniería durante milenios, entrelazándose con la historia del progreso humano. Pero a lo largo de los años, su “importante” función se ha visto inalterada. Solo ahora, con el rápido de desarrollo en las ciencias de los materiales y la optoelectrónica podemos vislumbrar un futuro completamente diferente para nuestra ropa.
La investigación realizada por el equipo del MIT se basa en una sola premisa: la clave para transformar los tejidos es a través de una nueva clase de materiales de fibra altamente tecnológicos y de rápida evolución que se parecen a las fibras tradicionales pero que se comportan más como chips de ordenador.
Este desarrollo, podríamos decir que estaría basado en cuatro aspectos. En primer lugar, una Ley de Moore para la fibras, creando una nueva clase fibras de rápida evolución que puedan sentir, comunicar, almacenar, procesar información, cambiar de color, e incluso proporcionar energía; en segundo lugar, la “computarización” de los tejidos, con una disposición única para capturar y procesar la enorme cantidad de datos que libera nuestro cuerpo; en tercer lugar, la Inteligencia Artificial (IA) de los tejidos, junto con algoritmos de machine learning, diseñados específicamente para analizar los patrones de actividad y derivar conocimientos sobre la salud; y por último, los componentes activos de los tejidos proporcionando servicios de valor añadido, a través de una sofisticada plataforma de servicios. (Fabric as a service).
La ley de Moore para las fibras
Para que surja una ley de Moore en las fibras, estas no solo deben estar hechas de diferentes materiales, sino de muchos materiales, todos dispuestos con precisión dentro de una sección transversal de una sola fibra. Los conductores, aislantes, y semiconductores son necesarios para ofrecer una lógica y una memoria de alto rendimiento. Sin embargo, la ley de Moore de la fibra que estamos previendo no se limita sólo a los dispositivos semiconductores, sino que también abarca la potencia, la acústica, la liberación de material, el cambio de color y las funciones de entrada y salida, todo ello contenido en un filamento o múltiples filamentos. Es necesario considerar una amplia gama de combinaciones de materiales para ampliar la función básica de las fibras: geles electrolíticos, piezoeléctricos, nanotubos de carbono, etc, son sólo algunos de los materiales que se encuentran en las fibras. . El trabajo en el MIT y en otros centros de investigación ha llevado a procesos que pueden entregar estas nuevas fibras a escala, principalmente usando el trefilado térmico, que ofrece muchas ventajas, pero también el hilado por fusión, el revestimiento y otras técnicas que combinan en una sola fibra materiales muy diferentes dispuestos en estructuras precisas para entregar la función.
Algunos ejemplos ilustrativos son las fibras que perciben la temperatura mediante un efecto termorresistivo, detectan las sustancias químicas en el sudor mediante la quimioluminiscencia y perciben el tacto y el movimiento mediante el efecto piezoeléctrico. La alimentación de estos sistemas probablemente provendrá de la energía de bajo grado cosechada de la vibración, el movimiento y la fricción o de la energía almacenada en baterías de fibra o supercapacitores como se describe en los estudios. Aunque la mayoría de los trabajos han girado en torno a la detección, la alimentación y la comunicación, sigue siendo necesario contar con una fibra que pueda almacenar y procesar información y que sea capaz de ejecutar software para recoger y analizar datos. La función no es, en sí misma, suficiente; uno necesita ser capaz de proporcionar fuerza y elasticidad, reducir el tamaño y proporcionar muchas otras cualidades necesarias para que una fibra sea capaz de sobrevivir a los duros entornos de fabricación.
Computadoras textiles
Cuando la fibras de forma individual puedan realizar funciones de sensorización, almacenamiento de datos, potencia y procesamiento, una colección de tales fibras, es decir, un tejido, puede convertirse en un entorno informático, pudiéndose ejecutar programas y software que permita activar los sensores de las fibras. Los sensores de fibra pueden entonces recoger datos, y almacenarlos de forma continuar dentro del componente de memoria de esta “computadora” textil.
Cuando se trata de las características de las telas que se usan para vestir, la flexibilidad es sólo uno de los muchos requisitos. Por ejemplo, la tela debe ser lavable a máquina, segura, ligera, duradera, estirable, transpirable, bonita y cómoda. Ningún material por sí solo podría satisfacer todos estos criterios, y en su lugar, debemos buscar combinaciones de fibras tradicionales y nuevas para crear estos nuevos tejidos que serán tan protectores, suaves y estéticamente agradables como sus homólogos tradicionales, pero que a la vez sean capaces de escuchar al cuerpo y analizar esta información. En los próximos años se verán desarrollos no solo en las fibras, sino también en el diseño y la fabricación que darán lugar a tejidos informáticos que sean tecnológicamente avanzados pero suaves al tacto y estéticamente agradables.
Tejidos con IA
Cubriendo todo nuestro cuerpo, los tejidos están expuestos a una enorme cantidad de señales acústicas, ópticas, eléctricas, bioquímicas y biológicas provenientes de nuestro cuerpo, que en principio podrían formar un masivo y útil conjunto de datos. La captura y almacenamiento de estos datos se pueden lograr a través del ya desarrollado concepto de “computadora” textil. Para dar sentido a estos datos, las herramientas de IA pueden usarse para identificar patrones característicos en este conjunto de información. En particular, la implementación de la IA y los algoritmos de aprendizaje automático en esta “computadora” de tejidos puede desbloquear el potencial de transformación de la comprensión de la salud y el cuidado personalizado.
A través de la IA, se pueden descubrir marcadores ocultos de enfermedades y dolencias. Se pueden descubrir nuevas correlaciones fundamentales entre la salud humana y los parámetros fisiológicos detectados en el tejido. A su vez, estos algoritmos de aprendizaje automático pueden ser programados en el tejido para ayudar al portador humano. Por ejemplo, un tejido artificialmente inteligente adaptado con un sensor para el control del corazón puede potencialmente detectar cambios diminutos en las señales del corazón antes de un ataque al corazón.
Los tejidos como plataforma de servicios
Finalmente, la transformación de los tejidos culmina con la prestación de servicios de valor añadido. La información y las inferencias que se derivan de los tejidos sobre la actividad humana y la salud abren la puerta a un futuro en el que el patrimonio de estos datos recogidas por la ropa se convierte en una fuente de información relevante y procesable. Los tejidos se transformarán entonces en una plataforma de servicios y experiencias de valor añadido.
Créditos de imágenes: MIT
