Przełom w technologii wearables
Potencjał inteligentnych urządzeń noszonych od lat jest szeroko omawiany. Choć rynek przyniósł wiele imponujących innowacji, pełne możliwości tej technologii wciąż nie zostały wykorzystane. Jedną z głównych barier są stosowane obecnie układy scalone – sztywne, kruche i energochłonne. Zespół badaczy z Uniwersytetu Tsinghua oraz Uniwersytetu Pekińskiego opracował rozwiązanie, które może to zmienić. FLEXI to nowa rodzina elastycznych układów scalonych z wbudowaną sztuczną inteligencją. Chipy te są cieńsze niż ludzki włos, mogą być zginane tysiące razy bez utraty funkcjonalności i zostały zaprojektowane specjalnie z myślą o urządzeniach noszonych.
Elastyczne podejście do sztucznej inteligencji
W artykule opublikowanym na łamach czasopisma Nature naukowcy opisują architekturę układu FLEXI oraz jego zdolność do realizacji zaawansowanych zadań AI. Chip może w czasie rzeczywistym przetwarzać dane z czujników biometrycznych, identyfikując m.in. wskaźniki zdrowotne takie jak arytmia serca.
Kluczową cechą FLEXI jest przetwarzanie danych bezpośrednio na chipie, bez konieczności przesyłania ich do zewnętrznych jednostek obliczeniowych. W przeciwieństwie do większości dostępnych obecnie urządzeń noszonych, sztuczna inteligencja jest tu fizycznie zintegrowana z układem – funkcje pamięci pełnią jednocześnie rolę elementów obliczeniowych. Eliminuje to konieczność przesyłania danych pomiędzy różnymi blokami układu, znacząco redukując zużycie energii i opóźnienia.
Technologia LTPS na elastycznym podłożu
Zamiast klasycznego, sztywnego krzemu, FLEXI ma postać cienkiej, plastikowej folii. Układ wykorzystuje niskotemperaturowe obwody z polikrystalicznego krzemu (LTPS – low-temperature polycrystalline silicon), nanoszone na elastyczne podłoże polimerowe. Dzięki temu cała struktura może być rozciągana, skręcana, a nawet zgniatana bez ryzyka uszkodzenia mikroskopijnych obwodów AI. To cecha kluczowa dla zastosowań w urządzeniach noszonych, które muszą dopasowywać się do ruchów ciała użytkownika.
Aby potwierdzić trwałość rozwiązania, chip poddano ekstremalnym testom mechanicznym. FLEXI wytrzymał ponad 40 000 cykli zginania oraz składanie do promienia jednego milimetra, nie wykazując spadku wydajności.
Wyniki testów i efektywność energetyczna
W testach praktycznych układ został wykorzystany do analizy danych zdrowotnych zebranych od grupy ochotników. FLEXI wykrywał nieregularne bicie serca z dokładnością 99,2% oraz rozpoznawał codzienne aktywności, takie jak chodzenie czy jazda na rowerze, z dokładnością 97,4%.
Równie imponująca jest energooszczędność rozwiązania – podczas badań chip zużywał mniej niż 1% energii pobieranej przez standardowe układy o podobnej funkcjonalności. Dodatkowym atutem jest niski koszt produkcji. FLEXI zaprojektowano tak, aby przy masowej produkcji koszt jednostkowy nie przekraczał 1 dolara.
- FLEXI stanowi ekonomiczne, o wysokiej wydajności produkcyjnej i wysoce odporne rozwiązanie, zdolne do pracy w warunkach długotrwałych obciążeń mechanicznych przy zachowaniu stabilności operacyjnej – podkreślają autorzy publikacji.
Zespół badawczy planuje dalszy rozwój technologii, w tym integrację dodatkowych czujników oraz zwiększenie złożoności układu.
Źródło: Tech Xplore
