La miniaturisation technologique atteint des sommets inédits, intégrant des capteurs dans les vêtements pour surveiller notre santé. Imaginez des tenues intelligentes qui collectent et transmettent des données vitales, promettant des applications révolutionnaires pour le bien-être et la performance sportive. Le futur est plus proche que jamais.
La technologie est de plus en plus perfectionnée, atteignant des niveaux que l’imagination peine à saisir. Nous parlons de microélectronique, souvent plus fine qu’un cheveu humain, intégrée dans vos vêtements pour surveiller votre santé. Oui, cela existe déjà.
Imaginez : à l’avenir, vous aurez un ordinateur en fibre intégré à vos vêtements
Imaginez sortir pour courir par une froide journée d’hiver, vêtu d’un équipement sportif avec des capteurs et de la microélectronique intégrés directement dans la fibre, surveillant en permanence vos signes vitaux et exécutant parfois une application.
Des scientifiques du MIT ont développé un ordinateur en fibre unique, incorporant tous les composants nécessaires pour cette fonction, selon une étude récente publiée dans la revue Nature.
Nos corps transmettent des gigaoctets de données par la peau chaque seconde sous forme de chaleur, de son, de biochimiques, de potentiels électriques et de lumière, contenant tous des informations sur nos activités, émotions et santé. Malheureusement, presque toutes ces données sont absorbées et perdues dans les vêtements que nous portons. Ne serait-il pas fantastique de pouvoir apprendre à nos vêtements à capturer, analyser, stocker et communiquer ces informations sous forme d’informations précieuses sur notre santé et notre activité ?
Déclare Yoel Fink, scientifique des matériaux et ingénieur au MIT, co-auteur de l’étude.
Fibre informatique avec nœuds.
Rien qu’au premier trimestre de 2021, les consommateurs ont acheté plus de 100 millions de dispositifs portables, tels que des montres intelligentes, des moniteurs d’activité physique, des lunettes de réalité augmentée et des technologies similaires.
Les ventes dans cette catégorie ont augmenté de 34,4 % au deuxième trimestre par rapport à la même période de 2020, en faisant l’une des catégories d’électronique personnelle à la croissance la plus rapide. Cependant, malgré les données utiles fournies, ces dispositifs présentent des inconvénients : ils peuvent être lourds, inconfortables à porter longtemps, et peu précis, car ils mesurent généralement les signes corporels à un seul point (comme le pouls, la poitrine ou le doigt).
D’un autre côté, un ordinateur en fibre intégré dans les vêtements pourrait surveiller des capteurs et collecter des données de plusieurs points répartis dans tout le corps, selon les auteurs de l’étude.
En 2021, l’équipe de Fink a créé la première fibre capable de détecter, stocker et analyser numériquement l’activité d’une personne, qui a ensuite été cousue dans un t-shirt. Jusqu’alors, toutes les fibres électroniques étaient analogiques.
Pour fabriquer cette fibre, des centaines de microprocesseurs en silicone ont été intégrés dans une préforme en polymère. En contrôlant l’écoulement du polymère au cours de la production, l’équipe a pu garantir une connexion électrique continue entre les microprocesseurs dans une fibre de plusieurs dizaines de mètres de long.
Travailler une fibre d’ordinateur avec un mélange de fils métalliques et textiles.
Des temps nouveaux se tissent avec des fils de microélectronique
Le résultat de cette recherche est une fibre fine, flexible, facile à coudre dans des tissus, lavable et capable d’incorporer des diodes optiques, des unités de mémoire, des capteurs et d’autres composants.
Comme preuve de concept, l’équipe de Fink a stocké un fichier vidéo court de 767 kilobits et un fichier de musique de 0,48 mégabyte dans la fibre, imaginant un avenir où il serait possible de garder, par exemple, la playlist de mariage dans la robe de la mariée (ou dans le costume du marié).
Cependant, la première version de la fibre était limitée à des dispositifs relativement simples et n’était pas aussi élastique et flexible que les tissus conventionnels. Ainsi, Fink et son équipe ont décidé de repenser leur approche, se concentrant sur ce qu’ils ont décrit comme un « désajustement géométrique » : la fibre est cylindrique, tandis que les micropuces sont planes, rendant difficile la connexion des fils aux zones conductrices (appelées « pads ») de microdispositifs plus complexes.
La solution a été de mapper les pads 2D à une disposition 3D, en utilisant une carte de circuit flexible enroulée dans un cylindre. Cela leur a permis de connecter quatre fils sur les côtés du cylindre, reliant tous les composants : capteurs, microcontrôleur, modules Bluetooth, mémoire numérique, batterie et un système de communication optique capable d’envoyer des données collectées sans fil à un téléphone mobile. Ils ont utilisé un élastomère thermoplastique pour rendre l’ordinateur de fibre plus élastique, lui permettant de s’étirer jusqu’à 60 % sans perdre ses fonctionnalités.
Des leggings qui apprennent à reconnaître des exercices
Ensuite, la fibre a été recouverte de fils torsadés (en polyester, laine, nylon ou soie) et intégrée dans une paire de leggings. Chaque fibre contenait un modèle d’apprentissage automatique entraîné pour reconnaître les exercices effectués avec une précision allant jusqu’à 70 %.
Cette précision a augmenté à près de 95 % lorsque les fibres individuelles étaient connectées en réseau pour communiquer et partager des données.
Actuellement, l’ordinateur en fibre est en cours de test sur le terrain par une équipe internationale dirigée par le Major Hefner de l’Armée des États-Unis.
Major Hefner de l’Armée des États-Unis lors d’un entraînement en Norvège, équipé d’une couche de base d’ordinateur en fibre. Crédit : Laboratoire de Recherche et d’Ingénierie des Régions Froides de l’Armée des États-Unis.
Les chercheurs s’apprêtent à passer 30 jours à parcourir 1 000 kilomètres dans des conditions arctiques extrêmes, dans le cadre de la mission Musk Ox II. Tous les membres de l’équipe portent des vêtements intérieurs informatisés pour surveiller la réponse de leurs corps au froid extrême.
Bien que ce soit encore une technologie en phase expérimentale, l’objectif à long terme est d’intégrer des ordinateurs en fibre dans des vêtements capables de détecter et de réagir aux changements de l’environnement et de la physiologie de l’utilisateur.
Les recherches futures se concentreront sur la création de microdispositifs nano-fabriqués avec des capacités informatiques avancées.
Les soldats seront les premiers à adopter et à bénéficier de cette nouvelle technologie, intégrée à des systèmes d’IA utilisant des modèles physiologiques prédictifs et des outils adaptés aux missions, augmentant leur survie dans des environnements extrêmes.
Déclare Karl Friedl, scientifique de l’Armée des États-Unis.