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12 2017
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类皮肤智能贴片能实时分析健康数据

美国芝加哥大学普利兹克分子工程学院、阿贡国家实验室研究团队合作开发出一种新型类皮肤柔性计算贴片,可利用人工智能(AI)以前所未有的方式分析健康数据。与如今的可穿戴设备不同,它能直接在人体上完成AI计算,整个过程仅需几毫秒,无需依赖无线连接。

如今的智能手表虽然能监测心率和运动数据,但真正的数据分析通常要传输到外部设备或云端完成。对于某些疾病,如心室颤动发作时,心脏会陷入危险的“电风暴”,如果不能及时识别,患者可能迅速死亡。此次开发的新设备能够直接“贴”在人体上完成AI计算,从而省去数据来回传输的时间。

团队希望未来的可穿戴和植入式设备能够更加智能,就像一个集成在设备中的、即时响应的“私人医生”。为实现目标,他们开发出一种能够像皮肤一样弯曲、拉伸的“神经形态计算电路”,即由大量晶体管组成、能够分析健康数据的阵列。它的核心是一种特殊的“有机电化学晶体管”。与传统芯片中的晶体管不同,它不仅利用电流处理信息,还依靠离子在凝胶电解质中的移动进行计算。这种结构让晶体管能够长期稳定存储数值,就像人脑的突触一样,通过增强或减弱信号来记录学习模式。

为了攻克制造过程中的挑战,团队设计出一种新型聚合物凝胶,可在紫外光照射下迅速“定型”,从而实现高精度制造。借助这一方法,他们成功在每平方厘米面积内集成了1万个有机电化学晶体管。

在测试中,团队让这种柔性阵列运行一套用于识别心室颤动的AI算法。结果显示,即使设备被拉伸至原长度的1.5倍以上,它仍能以99.6%的准确率定位心脏异常电波的位置。他们还让设备分析胆固醇、血糖、最大心率以及心电图等数据,用于评估心脏病发作风险,准确率达到83.5%。

团队希望将这种柔性计算阵列与无线通信模块、传感器进一步整合,最终打造出能够“感知—分析—响应”一体化运行的智能健康系统。 《科技日报》

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