Американські науковці розробили унікальний обчислювальний патч, який наноситься безпосередньо на шкіру, виконуючи функцію другої шкіри. На відміну від сучасних смарт-годинників, які лише збирають дані та передають їх на віддалені сервери, новий пристрій оснащений вбудованим штучним інтелектом.
Смарт-годинники поступаються новій технології?
Науковці зазначили, що сучасні портативні гаджети мають істотний недолік – затримку в часі. Коли годинники фіксують аномальний пульс, вони повинні передати інформацію через телефон на хмарний сервер, дочекатися аналізу алгоритму та повернути результат назад. Цей процес займає не менше кількох секунд.
Проте в разі фібриляції шлуночків (небезпечного хаотичного серцебиття) час йде на мілісекунди, і така затримка може коштувати людині життя.
Новий нательный пристрій працює як персональний миттєвий лікар, інтегрований в шкіру. Замість кремнієвих мікросхем науковці використали органічні електрохімічні транзистори. Вони обробляють інформацію за допомогою електричного струму та руху іонів через спеціальний гелевий електроліт.
Ця архітектура імітує функціонування синапсів людського мозку та має вбудовану пам’ять, що дозволяє виконувати складні обчислення штучного інтелекту локально, безпосередньо на тілі.
Інженерний прорив
Основним викликом для розробників під керівництвом професора Сіхонга Ванга була чутливість гнучких матеріалів до тепла та розчинників, через що їх не можна виготовляти стандартними методами мікроелектроніки. Крім того, гелевий електроліт постійно розтікалася, викликаючи короткі замикання.
Цю проблему вдалося вирішити в співпраці з Аргонською національною лабораторією.
Новий полімер: науковці створили особливий тип полімерного гелю, який затвердіває в надточні візерунки під впливом ультрафіолетового світла.
Щільність друку: завдяки методу фотолітографії дослідникам вдалося розмістити 10 000 еластичних транзисторів на одному квадратному сантиметрі електронної шкіри.
Рятування життів з точністю до 99,6%
Щоб перевірити ефективність розробки, інженери завантажили в патч алгоритм штучного інтелекту для боротьби з фібриляцією шлуночків. Зазвичай цей стан лікують потужним і болісним розрядом дефібрилятора, який впливає на все серце. Науковці ж запропонували точковий метод – відстежувати напрямок аномальних електричних хвиль у серці та гасити їх мікроімпульсами на випередження.
Тести на реальних кардіограмах донорського серця людини показали, що гнучкий патч визначає положення небезпечних хвиль з точністю 99,6%. При цьому пристрій не втрачав ефективності, навіть коли його розтягували в півтора рази від початкової довжини.
Під час іншого експерименту нейронна мережа в патчі проаналізувала комплексні дані пацієнта (рівень холестерину, цукру в крові, максимальний пульс та показники ЕКГ) і визначила ризик серцевого нападу з точністю 83,5%.
Наразі розробники працюють над інтеграцією в патч додаткових біосенсорів та еластичних бездротових модулів. Мета – створити повністю автономну систему моніторингу здоров’я.