Technologie miękkiej mikroelektroniki umożliwiające noszenie sztucznej inteligencji na rzecz cyfrowego zdrowia

Rozwijanie możliwości przetwarzania brzegowego i sztucznej inteligencji w oparciu o czujniki do noszenia zwiększa ich inteligencję, krytyczną dla sztucznej inteligencji rzeczy, i zmniejsza zużycie energii, minimalizując wymianę danych między terminalami sensorycznymi a jednostkami obliczeniowymi. Umożliwia to urządzeniom ubieralnym lokalne przetwarzanie danych, oferując przetwarzanie w czasie rzeczywistym, szybszą informację zwrotną i mniejszą zależność od łączności sieciowej i urządzeń zewnętrznych, zwiększając w ten sposób wydajność, prywatność i czas reakcji w aplikacjach takich jak monitorowanie stanu zdrowia, śledzenie aktywności i inteligentna technologia noszenia.

Jednak czujnikom prądu brakuje możliwości obliczeniowych, a ich mechaniczne niedopasowanie do tkanek miękkich prowadzi do artefaktów związanych z ruchem, ograniczając ich praktyczne zastosowania do noszenia.

W odpowiedzi zespół badawczy kierowany przez profesora Shiminga Zhanga z Wydziału Inżynierii Elektrycznej i Elektronicznej Uniwersytetu w Hongkongu (HKU) wprowadził przełomową platformę obliczeniową, którą można nosić w czujniku. Platforma ta opiera się na powstającym urządzeniu mikroelektronicznym, organicznym tranzystorze elektrochemicznym (OECT), wynalezionym specjalnie do zastosowań bioelektronicznych. Zespół ustalił ustandaryzowany protokół dotyczący materiałów i produkcji, aby zapewnić OECT rozciągliwość. Dzięki tym wysiłkom zbudowana platforma mikroelektroniczna integruje wykrywanie, przetwarzanie i rozciągliwość w jedną jednostkę sprzętową, zapewniając jej wyłączne możliwości w zakresie aplikacji komputerowych do noszenia w czujnikach.

Zespół badawczy opracował ponadto dostępną, wielokanałową platformę drukującą, aby ułatwić produkcję czujników na dużą skalę. Dzięki integracji z obwodami zademonstrowali zdolność platformy do pomiaru ludzkich sygnałów elektrofizjologicznych w czasie rzeczywistym. Wyniki wykazały stabilne obliczenia in-situ o niskim poborze mocy, nawet podczas ruchu.

Praca ukazała się niedawno w Elektronika natury w artykule zatytułowanym „Ubierana w czujniku platforma obliczeniowa oparta na rozciągliwych organicznych tranzystorach elektrochemicznych”.

„Zbudowaliśmy poręczną platformę obliczeniową umieszczoną w czujniku, wykorzystując niekonwencjonalną technologię miękkiej mikroelektroniki, zapewniając rozwiązania sprzętowe od dawna poszukiwane w nowych dziedzinach, takich jak interfejsy człowiek-maszyna, zdrowie cyfrowe i medycyna sztucznej inteligencji” – powiedział profesor Zhang.

Zespół badawczy wierzy, że ich praca przesunie granice urządzeń do noszenia i brzegowej sztucznej inteligencji na rzecz zdrowia. Ich kolejne kroki obejmują udoskonalenie platformy i zbadanie jej potencjalnych zastosowań w różnych placówkach opieki zdrowotnej.

„Ta przełomowa praca nie tylko ukazuje innowacyjne możliwości zespołu HKU, ale także otwiera nowe możliwości dla technologii noszenia. Zaangażowanie zespołu w poprawę jakości życia dzięki zaawansowanej technologii medycznej jest widoczne w tym niezwykłym osiągnięciu”. – dodał profesor Zhang.