Nanotecnologie e tessuti intelligenti: arriva la fibra tessile digitale, con rete neurale incorporata

È dei giorni scorsi la notizia della realizzazione di una fibra tessile con funzionalità digitali, in grado di rilevare, memorizzare, analizzare e dedurre una serie di dati e di attività dopo essere stata cucita all’interno di una semplice maglietta. Si va verso l’abito digitale?

TAKEAWAY

  • Le applicazioni delle nanotecnologie nel settore tessile sono una realtà che vanta, ad oggi, innumerevoli esempi.
  • Ma i “tessuti intelligenti” si spingono ancora oltre, in quanto sviluppati con tecnologie tali da renderli capaci di illuminarsi, cambiare colore, raccogliere energia dall’ambiente, modulare la temperatura di chi li indossa e proteggere dai rischi ambientali estremi.
  • Va in questa direzione la fibra tessile con funzionalità digitali realizzata dal MIT, capace di rilevare, memorizzare, analizzare e dedurre una serie di dati e di attività dopo essere stata cucita all’interno di una semplice maglietta.

Del binomio nanotecnologie e tessuti intelligenti si parla già da diversi anni. Iniziamo col dire che le applicazioni delle nanotecnologie nel settore tessile sono una realtà che vanta, ad oggi, innumerevoli esempi. Solo per citarne alcuni, ricordiamo il tessuto Goretex – costituito da fori 20mila volte più piccoli delle particelle dell’acqua – i tessuti, i film sottili e le fibre idrorepellenti, autopulenti, antibatterici, isolanti, antistatici, resistenti ai lavaggi, antifiamma e il loro utilizzo nello sport, nell’ambito della sicurezza sul lavoro e nel militare.

Ma i “tessuti intelligenti” si spingono ancora oltre, in quanto sviluppati con tecnologie tali da renderli capaci, ad esempio, di illuminarsi, di cambiare colore o di raccogliere energia dall’ambiente.

E, oggi, sul mercato troviamo anche tessuti adattivi, in grado di abbassare, in presenza di climi caldi, la temperatura di chi li indossa e di tenere al caldo quando, invece, fa freddo; tessuti che controllano le contrazioni muscolari e tessuti per proteggersi dai rischi ambientali estremi, come le radiazioni e gli effetti dei viaggi nello spazio.

Oltre ai settori citati, anche l’industria della salute e della bellezza sta traendo vantaggio da tali innovazioni, con tessuti medicali per il rilascio di farmaci, tessuti composti da fibre con proprietà idratanti, profumate e antiage.

Nella direzione dei tessuti intelligenti ottenuti per mezzo delle metodologie proprie delle nanotecnologie, va la fibra tessile con funzionalità digitali in grado di rilevare, memorizzare, analizzare e dedurre una serie di dati e di attività dopo essere stata cucita all’interno di una semplice maglietta.

La scoperta – di cui si è avuto notizia nei giorni scorsi – la si deve ai ricercatori dei Dipartimenti di Scienze dei materiali e di Ingegneria elettrica presso il MIT – Massachusetts Institute of Technology, in collaborazione con il Textiles Department dell’accademia di belle arti Rhode Island School of Design (RISD), anch’essa negli Stati Uniti. Vediamo di che cosa si tratta.

Nanotecnologie e tessuti intelligenti: l‘apporto dell’AI

In tema di nanotecnologie e tessuti intelligenti, la nuova fibra tessile – spiega il professor Yoel Fink, tra gli autori dello studio – è stata creata inserendo centinaia di chip digitali in microscala di silicio all’interno di una “preforma”, poi utilizzata per creare una fibra polimerica.

Controllando con precisione il flusso del polimero, i ricercatori sono stati in grado di dare vita a una fibra con connessione elettrica continua tra i chip, su una lunghezza di decine di metri.La fibra è sottile e flessibile, al punto da poter essere passata attraverso un ago, cucita all’interno di tessuti e lavata almeno dieci volte senza rompersi.

Ma non è tutto. La fibra tessile messa a punto include, all’interno della memoria, una rete neurale da 1.650 connessioni.Ecco – grazie a tale rete neurale – che cosa è accaduto dopo avere cucito la fibra all’interno di una maglietta, all’altezza dell’ascella, e averla fatta indossare a una persona: il team di studio, in questo modo, è riuscito a raccogliere dati sulla temperatura corporea superficiale per la durata di 270 minuti e ad analizzare come questi dati corrispondessero a diverse attività fisiche compiute dal soggetto.

Addestrata su tali dati, la fibra tessile è stata capace di determinare con una precisione del 96% in quale specifica attività fosse impegnata la persona.

L’aggiunta, alla fibra, delle tecniche che fanno capo all’ambito di studi dell’intelligenza artificiale ne aumenta ulteriormente le applicazioni – osservano i ricercatori – riuscendo a raccogliere, in un dato arco di tempo, un’ampia mole di informazioni relative al corpo umano e al suo stato di salute e “arrivando a fornire, in futuro, dati open source dai quali poter estrarre nuovi modelli per nuovi algoritmi AI da utilizzare per applicazioni nel settore medico”.

In particolare – osserva il team – con questo potere analitico, tale fibra un giorno potrebbe rilevare (e, di conseguenza, avvisare in tempo reale chi la indossa) cambiamenti relativi allo stato di salute come, ad esempio, un declino respiratorio o un battito cardiaco irregolare oppure fornire agli atleti dati sull’attivazione muscolare e sulla frequenza cardiaca durante l’allenamento.

La fibra tessile digitale è, per il momento, controllata da un piccolo dispositivo esterno. Il prossimo passo – avvertono gli scienziati – sarà progettare un nuovo chip che, in qualità di microcontrollore, verrà collegato all’interno della fibra stessa.

nanotecnologie e tessuti intelligenti
Si intravede in superficie – sopra la lana – la fibra tessile digitale che, in questo modo, dà vita a un capo di vestiario digitale (Credit: Anna Gittelson e Roni Cnaani).

Le applicazioni e gli scenari della fibra tessile digitale

Realizzare una fibra tessile digitale di questo tipo risolve, innanzitutto, alcuni dei problemi tipici in tema di nanotecnologie e tessuti intelligenti, tra cui, ad esempio, il controllo dei singoli elementi all’interno del tessuto, a partire da un’estremità all’altra.

Immaginiamo la nostra fibra come una sorta di ‘corridoio’ e gli elementi al suo interno come ‘stanze’, ognuna delle quali con il proprio numero digitale univoco” precisa Yoel Fink. A tale riguardo, il team di ricerca ha ideato un metodo di indirizzamento digitale che consente loro di “attivare” la funzionalità di un singolo elemento, senza dovere attivare tutti gli altri.

La fibra digitale messa a punto è capace di immagazzinare in memoria diverse tipologie di informazioni: nel dettaglio, i ricercatori sono stati in grado di archiviare – per due mesi, senza alimentazione – persino un cortometraggio a colori da 767 kilobit e un file musicale da 0,48 megabyte. Tra gli scenari più originali che vanno in questa direzione, quello che vede un abito da sposa memorizzare la musica del matrimonio all’interno della trama del proprio tessuto.

Anche se lo scenario più vasto e più ambito è quello legato all’ambito medico, con la possibilità – per i tessuti composti da fibre tessili digitali – di rilevare e monitorare alcuni parametri clinici di coloro che li indossano (tra cui temperatura corporea, pressione arteriosa e frequenza cardiaca) e, in futuro, di spingersi fino alla diagnosi precoce di alcune patologie.

Default image
Paola Cozzi
Giornalista dal solido background acquisito lavorando presso i più prestigiosi Editori italiani | Ventidue anni di esperienza nello sviluppo di prodotti editoriali b2b, cartacei e digitali | Vent'anni alla direzione di una testata b2b in tema di Sicurezza anticrimine di tipo fisico | Attualmente si dedica al Giornalismo Digitale ed esplora nuove tecniche e nuovi stili di comunicazione
Articles: 122