在未來的人機交互場景中，智能可穿戴設(shè)備將實現(xiàn)哪些功能？ 4月5日，東華大學材料科學與工程學院先進功能材料課題組在《科學》上發(fā)表研究論文，提出了基于“人體耦合”的能量交互機制，并成功研發(fā)出集無線能量采集、信息感知與傳輸?shù)裙δ苡谝惑w的新型智能纖維。由其編織制成的智能紡織品無需依賴芯片和電池便可實現(xiàn)發(fā)光顯示、觸控等人機交互功能，這一突破性成果為人與環(huán)境的智能交互帶來新可能，具有廣泛應(yīng)用前景。

業(yè)界專家指出，該成果被認為有望改變?nèi)伺c環(huán)境以及人與人之間的交互方式，對功能性纖維的開發(fā)以及智能紡織品在不同領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要的啟發(fā)意義。在基礎(chǔ)研究方面，因為該智能纖維和紡織品能夠在不干擾人們?nèi)粘；顒拥那闆r下不知不覺地大規(guī)模采集身體觸覺數(shù)據(jù)，因此，能夠更高效和便捷地收集人體與外界交互過程中的物理信息。這將有望影響人體物理交互研究用基礎(chǔ)模型的發(fā)展。

隨著科技不斷發(fā)展，智能可穿戴設(shè)備正逐漸成為我們生活的一部分，并在健康監(jiān)測、遠程醫(yī)療和人機交互等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。

論文第一作者、東華大學材料科學與工程學院博士研究生楊偉峰介紹，相較于傳統(tǒng)剛性半導(dǎo)體元件或柔性薄膜器件等，由智能纖維編織而成的電子紡織品具有更好的透氣性和柔軟度，被視為理想的可穿戴設(shè)備載體。目前，智能纖維的開發(fā)多基于“馮·諾依曼架構(gòu)”，即以硅基芯片作為信息處理核心開發(fā)各種電子纖維功能模塊，如信號采集的傳感纖維、信號傳輸?shù)膶?dǎo)電纖維、信息顯示的發(fā)光纖維、能量供應(yīng)的發(fā)電纖維等。盡管這些功能單元可組合制成織物形態(tài)，但這種復(fù)雜的多模塊集成技術(shù)還面臨著一系列挑戰(zhàn)。現(xiàn)階段，智能紡織品仍依賴于芯片和電池，體積、重量和剛性大，難以同時滿足人們對紡織品功能性和舒適性的需求。

針對這些問題，東華大學團隊開創(chuàng)性地提出了“非馮·諾伊曼架構(gòu)”的新型智能纖維，有效地簡化了可穿戴設(shè)備和智能紡織品的硬件結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了它們的可穿戴性。該研究實現(xiàn)了將能量采集、信息感知、信號傳輸?shù)裙δ芗捎趩胃w維中，并通過編織制成不依賴芯片和電池的智能紡織品，產(chǎn)生了“不插電”就能發(fā)光、發(fā)電的纖維。

該研究還提出，把人體作為能量交互的載體，開辟了一條便捷的能量“通道”，原本在大氣中耗散的電磁能量優(yōu)先進入纖維、人體、大地組成的回路，恰恰就是這一“日用而不覺”的原理，促成了“人體耦合”的新型能量交互機制。在添加特定功能材料以后，僅僅經(jīng)過人體觸碰，這種新型纖維就會展現(xiàn)發(fā)光發(fā)電的神奇一幕。

楊偉峰表示，這款新型纖維采用的均是市面上比較常見的原材料，不僅成本低，且加工工藝成熟，已具備量產(chǎn)能力。當新型纖維運用于服裝服飾、布藝裝飾等日用紡織品中，它們與人體接觸時，通過發(fā)光進行可視化的傳感、交互甚至高亮照明，同時它們還能對人體不同姿態(tài)動作產(chǎn)生獨特的無線信號，進而對智能家電等電子產(chǎn)品進行無線遙控。這些新穎的功能有望拓展電子產(chǎn)品的應(yīng)用場景，甚至改變?nèi)藗冎腔凵畹姆绞健?/font>