把計算機(jī)做成智能衣服“穿”在身上

把一臺計算機(jī)做成智能衣服舒適地“穿”在身上將成為現(xiàn)實。

不過，這還取決于“織物電子”領(lǐng)域的未來發(fā)展。近日，香山科學(xué)會議在北京召開“織物電子、傳感和計算的學(xué)術(shù)前沿、核心技術(shù)與應(yīng)用展望”學(xué)術(shù)討論會上，與會專家首次系統(tǒng)論述“織物電子、傳感與計算”這一新概念。

“以織物電子為支撐理論和技術(shù)的智能織物與服裝將驅(qū)動人類社會邁向泛智能時代，重構(gòu)人類生活和生存方式，催生新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)?！贝舜螘h執(zhí)行主席之一、電子科技大學(xué)移動計算中心教授陳東義在會議報告上指出。

首提新概念

織物電子是一個典型的交叉學(xué)科和匯聚工程，與多個領(lǐng)域緊密相關(guān)。會議執(zhí)行主席之一、中國工程院院士俞建勇指出，“織物電子”是基于技術(shù)演進(jìn)提出的新概念，涉及延伸到電子織物在傳感執(zhí)行和計算上的功能實現(xiàn)等領(lǐng)域。

會議上，陳東義系統(tǒng)梳理織物電子、智能織物、智能服裝等相關(guān)概念的內(nèi)涵、關(guān)系及區(qū)別。例如，織物電子其與含義最接近的柔性電子也有所區(qū)別?！叭嵝噪娮邮菍⒂袡C(jī)或無機(jī)材料電子器件制作在柔性或可延性塑料或薄金屬基板上，通常包含電子元器件、柔性基板、交聯(lián)導(dǎo)電體和黏合層等4個部分，主要采用‘印刷’的方式來實現(xiàn)?！标悥|義告訴《中國科學(xué)報》，“但是，織物電子則不一定是這樣的結(jié)構(gòu)，可以采用有機(jī)、無機(jī)和蛋白纖維材料，也不一定要通過‘印刷’來實現(xiàn)，而是可以用編織、刺繡、針織、熔噴與粘合等工藝。”

據(jù)此，和與會專家進(jìn)行深入討論后，陳東義明確提出了這樣的的概念：“織物電子是在纖維或纖維集合體（或面料）維度上生成電路、傳感（執(zhí)行）、能量和計算器件的電子技術(shù)。”

這一概念的提出得到與會專家的普遍認(rèn)同。“因此，‘織物電子系統(tǒng)’主要包括柔性傳感器、柔性執(zhí)行器、織物顯示器、織物天線、產(chǎn)能和儲能器及電子系統(tǒng)等?！睍h執(zhí)行主席之一、香港理工大學(xué)紡織及服裝學(xué)系講座教授陶肖明在報告中指出。

會議執(zhí)行主席之一、鄭州大學(xué)副校長王宗敏則認(rèn)為，該領(lǐng)域應(yīng)在織物材料、織物傳感與電子器件、織物電路與連接、算法與軟件、織物系統(tǒng)（智能服裝）與應(yīng)用等幾個層面展開系統(tǒng)性和綜合性研究。

面臨諸多挑戰(zhàn)

簡單地說，織物電子的含義就是要將一臺計算機(jī)做成一件衣服，真正“穿”在身上。

與會專家看到，目前大多數(shù)智能服裝研究仍主要專注于如何將器件和模塊縫制或嵌入到衣服中，忽視了纖維和織物電子研發(fā)與加工技術(shù)問題。“這令電子器件與智能服飾難以充分融合。”陳東義表示。

作為一個嶄新的領(lǐng)域，織物電子的發(fā)展面臨諸多挑戰(zhàn)，亟待從科學(xué)上取得突破。例如，材料方面須在實現(xiàn)電氣性能的同時滿足特定的機(jī)械和化學(xué)性能要求；設(shè)計環(huán)節(jié)涉及在織物和纖維層次上構(gòu)造傳感、計算器件或集成電路，目前尚無成熟的設(shè)計自動化與分析工具；電子織物對制造環(huán)境要求苛刻，缺乏技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、測試方法和制造設(shè)備等。

中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研究員王磊強(qiáng)調(diào)：“常規(guī)剛性計算設(shè)備（芯片等）與柔性服裝物理難以兼容的問題需要解決。另外，目前幾乎還沒有能夠囊括多尺度、多材料科學(xué)和工程工具的既定標(biāo)準(zhǔn)來指導(dǎo)智能服裝系統(tǒng)的設(shè)計、制造和評估。”

與會專家認(rèn)為，多學(xué)科應(yīng)通力合作、深入交叉，形成有效的跨學(xué)科機(jī)制，共同迎接這些挑戰(zhàn)。

“殺手級”應(yīng)用牽引

“殺手級”應(yīng)用往往是推動新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的驅(qū)動力。對于織物電子而言，與會專家認(rèn)為，“殺手級”應(yīng)用有望從健康與醫(yī)療應(yīng)用上切入。

通過身著智能服裝收集的長時間、實時的人體生理數(shù)據(jù)，在全新的算法下，將讓醫(yī)學(xué)專家獲得與人體健康相關(guān)的意想不到的新信息。“比如體溫，如果能夠?qū)崿F(xiàn)1秒鐘測一次，長時間24小時測下來，我們可以對人體代謝水平有更深入的了解?！敝袊嗅t(yī)科學(xué)院教授張啟明在會議發(fā)言中表示，“我對能夠?qū)崿F(xiàn)這個目標(biāo)的智能服裝、傳感器非常期待?！?/p>

據(jù)介紹，一些前瞻性研究已經(jīng)取得進(jìn)展。例如，中科院計算所研究員陳益強(qiáng)團(tuán)隊提出新的無線傳感方式，實現(xiàn)超低成本和功耗的傳感；中原工學(xué)院紡織學(xué)院教授熊帆團(tuán)隊提出織物干電極的新構(gòu)造與原理，設(shè)計出與之相匹配的新算法；電子科技大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系教授饒妮妮團(tuán)隊基于心電監(jiān)護(hù)的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)，發(fā)展了復(fù)雜疾病監(jiān)護(hù)與輔助診斷的計算技術(shù)。

與會專家相信，基于織物電子的智能系統(tǒng)能在健康醫(yī)療領(lǐng)域大顯身手，助力“被動醫(yī)療”走向“主動健康”的健康醫(yī)學(xué)模式轉(zhuǎn)換。

原文標(biāo)題：織物電子：“穿”在身上的“計算機(jī)”

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