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“在论文发表当天，有多家头部互联网企业找到我们，希望讨论将无感化智能编织电子绳技术应用于智能家居、健康养老、运动健身以及智能汽车等范畴。 同时，我们也十分希望将该技术和产业界深度协作，将基础科研的创新成果效劳于更多的人。”华中科技大学武汉光电国度研讨中心和资料科学与工程学院陶光明教授说。
图丨陶光明（来源：华中科技大学） 近日，华中科技大学团队设计并开发了一种无感化、可设计且可工业量产的智能编织电子绳，并分离了多特征融合算法构建交互系统。 “一根绳”看似简单，却极有价值。它满足了人们消费生活中多种交互系统的市场需求，补位了供给短缺，丰厚了人机一体化产业的创新链、产业链结构。并且，还更有力地推进了传统制造业的转型升级，使产业链供给链愈加保险、稳定。 和谷歌在 2020 年推出的 I/O Braid 相比，陶光明教授带领团队所研发无感化智能编织电子绳拓展了更多功用，结构形态愈加丰厚，且交互精确率更高（DeepTech此前报道：又见谷歌黑科技，用电子纺织绳控制智能设备）。 这种智能编织电子绳不只具备手势辨认功用，且拓展了触摸位置，对触摸区域面积中止精确辨认，其交互精确率更是高达 96% 以上。 此外，该无感化智能编织电子绳经过可设计的绳编结构如螺旋结构、扁平结构、结绳结构等，以发绳、手环、乐器、枕头号形态，快速融入生活的多种智能交互系统中，极大地丰厚了其可设计和可扩展的用户交互界面。 适用性方面，该智能编织电子绳可接受上万次的循环测试，并具备良好的耐水洗性。作为一款兼具适用性和精确性的人机交互产品，智能编织电子绳在制造业特别是人工智能范畴展示出极强的创新力、竞争力。 它经过多特征融合算法，使得“一根绳”像被赋予了生命，经过感知、搜集、处置、传输数据以完成智能化操作，人机交互精确率抵达 96%（超越谷歌 I/O Braid 的 93.8%）。 为构建以自然人机交互界面为主的物理世界与数字世界，智能编织电子绳的接口能普遍地部署到恣意中央，从而方便人类享用新型资料和人工智能技术带来的新的智能交互体验。
图丨相关论文（来源：Nature Communications） 11 月 19 日，相关论文以《无感化、可设计、可工业量产的编织电子绳》（Imperceptible, designable, and scalable braided electronic cord）为题发表在 Nature Communications 上[1]，并被期刊编辑部作为亮点引荐（Editors’ Highlights），论文通讯作者为华中科技大学武汉光电国度研讨中心和资料科学与工程学院陶光明教授。
为物理世界和数字空间的通讯和交互提供新思绪 该研讨不只是一项基础科研的创新，智能编织电子绳的交互系统包含多种设计战略，可集成在发辫。然后，进一步地经过发辫使音乐播放器完成播放、切歌、暂停、调理音量等功用。 同时，其他绳结结构也拓展了智能编织电子绳的应用场景。举例来说，当运用者处于紧急状况时，经过由扁平结构的智能编织电子绳制造成的智能手环，能经过智能手环控制手机完成呼救。 此外，将单结智能编织电子绳编织在服装上作为可穿戴弦乐器，是另一种应用的可能。
与此同时，该团队将包芯压力传感纱线作为电容式压力传感器，经过在枕头上设计双层刺绣结构，使行动不便的患者能够触摸刺绣远程遥控灯的开关，为智能编织电子绳在数字病房的应用带来新的计划。 智能编织电子绳为物理世界和数字空间之间的通讯和交互提供了一种新思绪。陶光明教授表示：“在未来，我们希望基于智能编织电子绳的接口可更普遍地部署到更多中央，以构建基于自然交互界面的物理世界和数字世界。希望这个技术能够让大家更多地感受新资料和人工智能技术带来的智能交互新体验。”
单根智能编织电子线成本低于 3 元钱 在研讨之初，该团队想研讨开发一种具有方便、高效、以用户为中心的自然交互界面。 为了抑止商用智能设备的平面刚性特征带来的穿戴异物感，他们将具有柔性、轻质及可穿戴性的多功用纤维和嵌入式机器学习算法分离的柔性电子技术，为设计各种类型的智能设备接口提供了共同的技术优势，这使得交互界面更接近人类，也更具有方便性。 值得关注的是，绳结具有细直径、柔软、类一维形态的特性，随着更复杂的编织结构的展开，手工制造技术和自动化处置技术，为日常生活的界面设计提供了更多的可能性。基于智能编织电子绳的交互界面让人可“隐形”地融入人类的生活，让交互方式更方便、更温馨。
无感化、可设计、能批量消费是这种智能编织电子绳的共同优势。 细致来说，第一，优秀的交互性能。据悉，具有螺旋通道散布的智能编织电子绳对不同位置、不同接触面积以及不同运动的手势都可精准辨认。值得关注的是，它可接受上万次的按压循环，且在不同温湿度环境下具有稳定的交互精确率，这意味着其运用寿命会很长。
图丨基于编织电子绳的人机交互算法系统（来源：Nature Communications） 第二，易于制造且成本低至 3 元钱。该团队采用纺织基材与电子基材，应用工业化的包覆、编绳工艺，以及自动化设备大批量制备了基于包芯纱线的智能编织电子绳。陶光明教授表示：“据我们初步预算，单根智能编织电子线的成本大约在 3 元钱左右。” 第三，结构可设计。得益于绳的细直径、柔软、类一维形态等特性，基于智能编织电子绳的交互系统有多种设计战略，例如以发绳、手环、乐器、枕头号形态融入生活。
在已有科研成果基础上，将进一步与产业界展开协作 该团队正在用“一根绳”努力将传统制造业拉向价值链高端，把人工智能推向高精尖智能制造。作为交叉学科的综合研讨，需求资料科学和计算机科学方向的研讨成员中止重复沟通、不时磨合。 在这个过程中，来自不同窗科背景的学生作出了各自的贡献。他们依托长期的阅历积聚，经过重复沟通、严谨考证，最终得以研发出无感化智能编织电子绳。
据欧阳静宇引见，研讨人员包含电子、纺织、资料、计算机等相关方向。她作为电子背景的学生，需求与纺织及资料背景的学生经过重复的调研，探求与讨论，肯定纱线的制备工艺及结构设计及绳结结构的构筑；同时，需求担任纱线与电路的衔接，以及智能编织电子绳的性能测试。 主导算法设计及优化工作的刘嘉表示：“在这次研讨中最大的收获是培育了迎难而上的勇气。在课题研讨的过程中，会不时地遇到实验结果时而与预期不符的状况。我们经过齐心协力处置问题以及不时尝试最终抑止艰难，得到了理想的结果。” 李攀进一步指出，作为电子背景的团队成员，经过与计算机背景成员重复沟通，共同中止数据的采集及剖析，使得计算机背景的同窗能够快速地中止算法设计及优化，最终大家共同呈现了整个工作。 陶光明团队主要聚焦于纤维光电子学的交叉学科研讨工作，以需求为导向，努力推进基础研讨成果效劳实践应用。（DeepTech此前报道：华科大研发无源制冷超资料织物，可为人体名义降温近 5℃，辐射制冷范畴又一重要停顿丨专访；华科大等交叉学科团队研发柔性电磁“发电衣”，助力可穿戴电子持续性展开） 2021 年 10 月，该团队成立了光谷实验室运动与健康智能化技术创新中心，以纤维光电子器件为重要载体，为完成健康人群的生理辅助与运动增强、改进疾病保健与康复设备友好水平、进步医疗效劳和诊疗配备智能化水平、促进医学和体育运动数字化，提供综合处置计划。 据悉，陶光明团队下一步的研讨重点聚焦在纤维光电子学的交叉学科，将盘绕运动和健康范畴的国度战略需求和社会需求展开基础研讨工作，并希望在已有成果的基础上，进一步扩展与产业界展开多种方式的协作。 参考资料: 1.Nature Communications 13, 7097 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-34918-x |
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