新型智能织物：无需电子器件，让数据存储到衣服中！

导读

最近，美国华盛顿大学开发出一种新型智能织物，它可以制成智能衣服，存储不可见的密码，用于打开公寓或者办公室的大门；或者缝到手套的指尖部位，用于智能手机的手势控制。

关键字

智能织物、可穿戴技术、柔性、物联网

背景

智能织物是一个新兴的前沿科技，它的出现代表着电子技术、制造技术、传感器技术、物联网技术与传统的纺织技术结合得更加紧密。与传统的智能手表和手环等可穿戴设备不同，智能织物更轻量、更柔性、更适合人体、更多用途。

让我们回顾一下笔者以前介绍的智能织物方面的两个创新案例：

• 美国马萨诸塞大学安姆斯特分校的科研人员开发出一种透气、柔韧、不含金属的电极。它可以通过人体运动产生电能，让衣服闪闪发光。

（图片来源：马萨诸塞大学安姆斯特分校）

• 美国俄亥俄州立大学的研究人员在智能衣物方面，取得了重大突破。他们能够以0.1毫米的精度，将电路绣进布料中。这样的高精度，让传感器，内存等电子设备集成到衣物中成为可能。
  

（图片来源：俄亥俄州立大学）

创新

然而，如今许多智能服装都需要板上电子器件或者传感器才能工作，如果你淋雨了，或者在将智能服装扔进洗衣机前忘记拆下电子器件，那么将会出现问题，它成为了可穿戴技术广泛应用的潜在障碍。

美国华盛顿大学开发出一种新型智能织物正好可以解决以上问题。这种智能织物可制成夹克衫，存储不可见的密码，用于打开公寓或者办公室的大门。

（图片来源：Dennis Wise/华盛顿大学）

华盛顿大学的计算机科学家制造出了这种智能织物和时尚配饰，可用于存储数据（从安全密码到识别标签），且无需任何板上的电子器件或传感器。

正如一篇于10月25日发表于美国计算机协会的用户界面软件与技术研讨会 （UIST 2017）的论文中所描述的，导电线的磁特性之前从未被研究人员考虑过，他们正是利用了这种现成导电线的磁特性。数据通过现有智能手机中导航应用所需的仪器（磁力仪）来读取。

（图片来源：华盛顿大学）

这项研究由美国国家科学基金会、艾尔弗·斯隆基金会、谷歌赞助。

技术

如今，大多数人将导电线（可以携带电流的刺绣用线）与其他类型的电子器件结合，设计出服装、毛绒玩具、可以点亮或者用于通信的配饰。

但是，华盛顿大学的研究人员意识到现成的导电线也具有磁性，它可以被操控用于存储数字化数据、可视化信息例如字母或数字。这种数据可以通过磁力仪（一种低成本的仪器用于测量磁场的强度和方向，能够嵌入到大多数的智能手机中）读取。

Gollakota 表示：

“我们正在使用智能手机中已经有的某些东西，功耗几乎为零，所以读取这种数据的成本是微不足道的。”

在一个案例中，他们将电子门锁的密码存储到一块导电织物补丁中，并缝到衬衫袖口上。在磁力仪阵列前挥一挥衣袖，他们就可以解开门锁。

华盛顿大学的研究人员也创造出一些时尚配饰，例如：领带、皮带、项链、手环，用智能手机刷过它们就可以解码数据。

（图片来源：华盛顿大学）

他们使用传统的缝纫机将现成的导电线绣到织物中，它们的磁极以随机的顺序排列。通过将磁铁对着织物摩擦，研究人员能在物理上，以正方向或负方向对齐这些磁极，从而对应数字化的数据0或者1。

（图片来源：华盛顿大学）

（图片来源：华盛顿大学）

（图片来源：华盛顿大学）

如同酒店的钥匙卡，磁信号的强度在一周内会减弱30%，虽然织物能够被重新磁化和重新编程许多次。在其他压力测试中，织物补丁即使在机洗、烘干、以及320华氏度的温度条件下熨烫后，仍然可以保持住它的数据。

团队也展示了这种磁化织物可用于和某人口袋中的智能手机交互。研究人员开发出一种将导电织物缝到指尖的手套，它可以用于智能手机的手势控制。每个手势产生出不同磁场信号，这些信号可以调用特定的动作例如暂停或者播放音乐。

（图片来源：华盛顿大学）

（图片来源：华盛顿大学）

Allen 学院的博士生、论文的领导作者 Justin Chan 表示：

“通过这个系统，我们能够简单地与智能设备进行交互，无需频繁地将它取出口袋。”

在团队的测试中，手机能够识别六种手势：左轻拂、右轻拂、上滑动、下滑动、点击、后点击，精度可达90%。

价值

Paul G. Allen计算机科学与工程学院的副教授、论文的高级作者 Shyam Gollakota 表示：

“这是一种完全无需电子器件的设计，这意味着你可以熨烫智能织物，或者将它放进洗衣机或者烘干机。你可以将织物看作一种硬盘，实际上你正在自己所穿的衣服上做数据存储。”

未来

未来的工作将集中在开发客制化的纺织品，产生出更强的磁场，且能够存储更高密度的数据。

参考资料

【1】http://www.washington.edu/news/2017/10/31/how-to-store-information-in-your-clothes-invisibly-without-electronics/

---

了解更多前沿技术文章，请点击“阅读原文”。咨询和交流，请联系微信：JohnZh1984。