پژوهشگران دانشکده مهندسی مولکولی پریتزکر دانشگاه شیکاگو برچسب پوستی هوشمند و انعطافپذیر شبیه پوست انسان ساختهاند که میتواند دادههای سلامت را با استفاده از هوش مصنوعی مستقیماً روی بدن پردازش کند. برخلاف دستگاههای پوشیدنی رایج، این برچسب محاسبات هوش مصنوعی را در عرض چند میلیثانیه انجام میدهد و نیازی به ارسال اطلاعات از طریق ارتباط بیسیم به سرورهای خارجی ندارد. بیشتر ساعتهای هوشمند امروزی میتوانند شاخصهایی مانند ضربان قلب و فعالیت بدنی را اندازهگیری کنند، اما تحلیل این دادهها معمولاً در سرورهای خارجی انجام میشود. این تأخیر در شرایطی که هر میلیثانیه اهمیت دارد، مانند تشخیص فیبریلاسیون بطنی (یک اختلال خطرناک ریتم قلب)، میتواند مشکلساز باشد. این فناوری جدید با همکاری پژوهشگران آزمایشگاه ملی آرگون توسعه یافته و به لطف روشهای نوین ساخت، امکان چاپ ترانزیستورهای الکتروشیمیایی آلی روی سطوح انعطافپذیر را فراهم کرده است. در این پروژه هدف پژوهشگران ساخت یک مدار رایانش نورومورفیک (الهامگرفته از نحوه عملکرد مغز) بود؛ شبکهای بزرگ از ترانزیستورها که بتواند دادههای سلامت را تحلیل کند. اگرچه مطالعات قبلی امکان اجرای این ایده را با تعداد محدودی ترانزیستور نشان داده بودند، اما گسترش آن به یک سامانه کاربردی همچنان چالشبرانگیز بود. پژوهشگران از ترانزیستورهای الکتروشیمیایی آلی استفاده کردند که برخلاف ترانزیستورهای رایج، اطلاعات را هم از طریق جریان الکتریکی و هم با حرکت یونها در یک لایه الکترولیتی ژلمانند پردازش میکنند. از آنجا که این لایه الکترولیتی میتواند اطلاعات را برای مدتی در خود نگه دارد، هر ترانزیستور نوعی حافظه داخلی دارد؛ قابلیتی که عملکرد آن را به سیناپسهای مغز شبیه میکند؛ جایی که قدرت ارتباط میان نورونها برای ذخیره اطلاعات تغییر میکند. اما ساخت این قطعات آسان نبود. بستر انعطافپذیر نسبت به گرما و حلالها حساس است و بنابراین روشهای رایج ساخت تراشه قابل استفاده نبودند. همچنین الکترولیت ژلمانند مانند مایع جریان پیدا میکرد و ممکن بود باعث اتصال کوتاه میان قطعات شود. برای حل این مشکل، پژوهشگران ژل پلیمری ویژهای طراحی کردند که در برابر نور فرابنفش سخت میشود و امکان ساخت ساختارهای دقیق را فراهم میکند. به کمک این فناوری، آنها توانستند تا ۱۰ هزار ترانزیستور الکتروشیمیایی آلی در هر سانتیمتر مربع تولید کنند. برای ارزیابی این فناوری، پژوهشگران از مجموعهای از هزاران ترانزیستور انعطافپذیر که روی یک لایه شبیه پوست قرار گرفتهاند و حتی هنگام کشیده یا خم شدن نیز به پردازش اطلاعات ادامه میدهند برای اجرای یک الگوریتم از پیش آموزشدیده استفاده کردند که به درمان فیبریلاسیون بطنی کمک میکند. در فیبریلاسیون بطنی، فعالیت الکتریکی قلب بهشدت نامنظم میشود و در صورت درمان نشدن میتواند مرگبار باشد. درمان فعلی معمولاً شامل وارد کردن شوک الکتریکی قوی به کل قلب است، اما پژوهشگران امیدوارند با این فناوری بتوان موجهای غیرطبیعی الکتریکی را بهسرعت شناسایی و پیش از گسترش آنها، با پالسهای کوچک اصلاح کرد. پژوهشگران با استفاده از دادههای نقشهبرداری الکتریکی یک قلب اهدایی انسان نشان دادند که این برچسب پوستی هوشمند حتی زمانی که تا بیش از یکونیم برابر طول اولیه خود کشیده شود، میتواند محل موجهای الکتریکی قلب را با ۹۹.۶ درصد دقت شناسایی کند. در آزمایشی دیگر نیز یک شبکه عصبی تعبیهشده در این سامانه با تحلیل علائم حیاتی و اطلاعات سلامت افراد، از جمله سطح کلسترول، قند خون، حداکثر ضربان قلب و دادههای نوار قلب، توانست خطر حمله قلبی را با ۸۳.۵ درصد دقت پیشبینی کند.
خبرفوری
خبرفوریخبرفوری