به گزارش ساوت چاینا مورنینگ پست، البته از مدتها قبل پیشرفتهای چشمگیری در زمینه «الکترونیک فیبری» یا الیاف الکترونیکی به دست آمده بود که برای اموری مانند تامین انرژی و تولید حسگرها کاربرد دارند، و ساخت مدارهای مجتمع به شکل نخمانند نیز منجر به تولید منسوجات یا پارچههای الکترونیکی شده است. به این ترتیب الیاف میتوانند وظیفه رایانش را به عهده بگیرند یا اطلاعات را نمایش دهند، و عملا میتوان پارچههای قابل شستشویی ساخت که مانند یک کامپیوتر یا تلویزیون عمل کنند.
دستاورد جدید، حاصل تحقیقات گروهی از پژوهشگران دانشگاه فودان شانگهای است که نتایج آن در مجله معتبر نیچر منتشر شد.
این پژوهشگران دستگاه الکترونیکی جدیدی به نام مدار مجتمع فیبری (fibre integrated circuit) یا FIC ساختهاند، به این صورت که مدارها را به جای سطوح سفت و خشک، بر روی مادهای کشسان چاپ کرده و سپس این ماده کشسان را مثل یک طومار پیچیده و به شکل رشتهای نازک درآوردهاند.
رشته مذکور به نازکی یک تار موی انسان و کاملا انعطافپذیر است، ولی چگالی ترانزیستورها روی آن به ۱۰۰ هزار عدد در سانتیمتر مربع (مشابه استاندارد یکپارچهسازی کلانمقیاس یا VLSI در صنعت تراشهسازی) میرسد.
یکی از اعضای گروه میگوید با دقت فعلی فوتولیتوگرافی (طرحنگاری نوری) در مقیاس آزمایشگاهی، یعنی یک میکرومتر، یک «تراشه فیبری» یک میلیمتری میتواند دهها هزار ترانزیستور را در خود جای دهد و به ظرفیت پردازشی قابل مقایسه با برخی تراشههای مورد استفاده در ایمپلنتهای طبی دست یابد.
با رسیدن ابعاد فیبر به یک متر، تعداد ترانزیستورها به سطح میلیون میرسد که تقریبا مشابه CPUهای رایانههای قدیمی است؛ و در آینده با فوتولیتوگرافی نانومتری، تراکم ترانزیستورها در واحد سطح بیشتر هم خواهد شد.
فیبر ساخته شده میتواند به عنوان یک ریزرایانه کامل عمل کند و از قابلیت اتصال قطعات الکترونیکی (مانند مقاومت، خازن، دیود و ترانزیستور) با دقت بالا برخوردار است.
دقت فوتولیتوگرافی در این تحقیقات معادل بالاترین سطح دقت دستگاههای فوتولیتوگرافی آزمایشگاهی بوده است.
به گفته این محققان چینی، FICها میتوانند سیگنالهای دیجیتال و آنالوگ را مثل تراشههای محاسباتی تجاری پردازش کنند و رایانش عصبی را با دقت تشخیص بالا انجام داده و عملکردی مشابه پیشرفتهترین پردازندههای تصویر درون حافظهای (in-memory) داشته باشند؛ و همچنین در شرایط سختی که تراشههای عادی قادر به تحملش نیستند، از جمله ۱۰ هزار چرخه خمش و سایش، مقاومت و دوام فوقالعادهای نشان دادهاند.
بهعلاوه FICهای ساخته شده قادرند تا ۳۰ درصد اتساع پیدا کنند (یا اصطلاحا کش بیایند)، در هر سانتیمتر از طولشان ۱۸۰ درجه بچرخند، و بیش از ۱۰۰ بار شستشو، گرمای تا ۱۰۰ درجه سلسیوس، و حتی قرار گرفتن زیر کامیونی به وزن ۱۵ تن را تحمل کنند.
تیم پزوهشگران دانشگاه فودان کارکردهای مختلف شامل تامین نیرو، حسگری یا دریافت سیگنال، رایانش و نمایش را در یک دستگاه واحد و مستقل با هم ادغام نمودهاند. با این روش میتوان در آینده لباسها و تجهیزات هوشمندی ساخت که بدون نیاز به تراشه یا سیمهای حجیم و جاگیر خارجی کار کنند.
آنها میگویند که ایده تبدیل تراشهها به الیاف نرم حدود ۱۰ سال پیش به ذهنشان رسیده و طی این یک دهه بیش از ۳۰ گروه مختلف از تجهیزات فیبری کاربردی با قابلیت تولید برق، ذخیره انرژی، انتشار نور، نمایش دادهها و زیستحسگری ساختهاند.
حالا این تیم به مرحله تولید مقیاسپذیر تراشههای فیبری در مقیاس آزمایشگاهی رسیده است و به نظر میرسد که زیرساخت لازم برای تولید انبوه و تجاری نیز وجود دارد.
در مقاله آنها آمده که «این سامانه فیبری کاملا انعطافپذیر، در کاربردهای پیشرفتهای مانند واسط مغز و رایانه، منسوجات هوشمند و فناوری پوشیدنی واقعیت مجازی قابل استفاده است».
مثلا در آزمایشات مربوط به واسطهای مغز و رایانه مشخص شد که این فناوری میتواند دریافت سیگنال، پردازش و تحریک و همچنین پیشپردازش آنبورد سیگنالها را در رشتهای به نازکی یک مو انجام دهد.
به گفته آنها سامانه ساخته شده از نظر زیستسازگاری و نرمی قابل مقایسه با بافت مغز است، و کارایی و عملکردی مشابه تجهیزات تجاری موجود دارد.
تراشههای فیبری میتوانند لباسهای معمولی را به نمایشگرهای تعاملی تبدیل کنند؛ مثلا آستین لباس جای صفحه نمایش تلفن همراه را بگیرد یا لباسهای ورزشی دادههای مربوط به عملکرد جسمی فرد را به صورت بیدرنگ نشان دهند.
در مورد واقعیت مجازی هم دستکشهای لمسی هوشمند مجهز به این FICها، انعطافپذیری و قابلیت تنفس (breathability) بالایی خواهند داشت و آرایههای حسگری و تحریک بسیار متراکمشان، حس لمس اجسام مختلف را به بهترین شکل ممکن شبیهسازی خواهد کرد که میتواند برای تشخیص نرمی یا سختی بافتها در جراحی از راه دور یا هر نوع کار با اشیاء مجازی بسیار مفید باشد.
منبع: scmp
