把一臺計算機做成智能衣服舒適地“穿”在身上將成為現(xiàn)實。

不過，這還取決于“織物電子”領(lǐng)域的未來發(fā)展。近日，香山科學(xué)會議在北京召開“織物電子、傳感和計算的學(xué)術(shù)前沿、核心技術(shù)與應(yīng)用展望”學(xué)術(shù)討論會上，與會專家首次系統(tǒng)論述“織物電子、傳感與計算”這一新概念。

“以織物電子為支撐理論和技術(shù)的智能織物與服裝將驅(qū)動人類社會邁向泛智能時代，重構(gòu)人類生活和生存方式，催生新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。”此次會議執(zhí)行主席之一、電子科技大學(xué)移動計算中心教授陳東義在會議報告上指出。

首提新概念

織物電子是一個典型的交叉學(xué)科和匯聚工程，與多個領(lǐng)域緊密相關(guān)。會議執(zhí)行主席之一、中國工程院院士俞建勇指出，“織物電子”是基于技術(shù)演進提出的新概念，涉及延伸到電子織物在傳感執(zhí)行和計算上的功能實現(xiàn)等領(lǐng)域。

會議上，陳東義系統(tǒng)梳理織物電子、智能織物、智能服裝等相關(guān)概念的內(nèi)涵、關(guān)系及區(qū)別。例如，織物電子其與含義最接近的柔性電子也有所區(qū)別。“柔性電子是將有機或無機材料電子器件制作在柔性或可延性塑料或薄金屬基板上，通常包含電子元器件、柔性基板、交聯(lián)導(dǎo)電體和黏合層等4個部分，主要采用‘印刷’的方式來實現(xiàn)。”陳東義告訴《中國科學(xué)報》，“但是，織物電子則不一定是這樣的結(jié)構(gòu)，可以采用有機、無機和蛋白纖維材料，也不一定要通過‘印刷’來實現(xiàn)，而是可以用編織、刺繡、針織、熔噴與粘合等工藝。”

據(jù)此，和與會專家進行深入討論后，陳東義明確提出了這樣的的概念：“織物電子是在纖維或纖維集合體（或面料）維度上生成電路、傳感（執(zhí)行）、能量和計算器件的電子技術(shù)。”

這一概念的提出得到與會專家的普遍認(rèn)同。“因此，‘織物電子系統(tǒng)’主要包括柔性傳感器、柔性執(zhí)行器、織物顯示器、織物天線、產(chǎn)能和儲能器及電子系統(tǒng)等。”會議執(zhí)行主席之一、香港理工大學(xué)紡織及服裝學(xué)系講座教授陶肖明在報告中指出。

會議執(zhí)行主席之一、鄭州大學(xué)副校長王宗敏則認(rèn)為，該領(lǐng)域應(yīng)在織物材料、織物傳感與電子器件、織物電路與連接、算法與軟件、織物系統(tǒng)（智能服裝）與應(yīng)用等幾個層面展開系統(tǒng)性和綜合性研究。

面臨諸多挑戰(zhàn)

簡單地說，織物電子的含義就是要將一臺計算機做成一件衣服，真正“穿”在身上。

與會專家看到，目前大多數(shù)智能服裝研究仍主要專注于如何將器件和模塊縫制或嵌入到衣服中，忽視了纖維和織物電子研發(fā)與加工技術(shù)問題。“這令電子器件與智能服飾難以充分融合。”陳東義表示。

作為一個嶄新的領(lǐng)域，織物電子的發(fā)展面臨諸多挑戰(zhàn)，亟待從科學(xué)上取得突破。例如，材料方面須在實現(xiàn)電氣性能的同時滿足特定的機械和化學(xué)性能要求；設(shè)計環(huán)節(jié)涉及在織物和纖維層次上構(gòu)造傳感、計算器件或集成電路，目前尚無成熟的設(shè)計自動化與分析工具；電子織物對制造環(huán)境要求苛刻，缺乏技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、測試方法和制造設(shè)備等。

中科院深圳先進技術(shù)研究院研究員王磊強調(diào)：“常規(guī)剛性計算設(shè)備（芯片等）與柔性服裝物理難以兼容的問題需要解決。另外，目前幾乎還沒有能夠囊括多尺度、多材料科學(xué)和工程工具的既定標(biāo)準(zhǔn)來指導(dǎo)智能服裝系統(tǒng)的設(shè)計、制造和評估。”

與會專家認(rèn)為，多學(xué)科應(yīng)通力合作、深入交叉，形成有效的跨學(xué)科機制，共同迎接這些挑戰(zhàn)。

“殺手級”應(yīng)用牽引

“殺手級”應(yīng)用往往是推動新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的驅(qū)動力。對于織物電子而言，與會專家認(rèn)為，“殺手級”應(yīng)用有望從健康與醫(yī)療應(yīng)用上切入。

通過身著智能服裝收集的長時間、實時的人體生理數(shù)據(jù)，在全新的算法下，將讓醫(yī)學(xué)專家獲得與人體健康相關(guān)的意想不到的新信息。“比如體溫，如果能夠?qū)崿F(xiàn)1秒鐘測一次，長時間24小時測下來，我們可以對人體代謝水平有更深入的了解。”中國中醫(yī)科學(xué)院教授張啟明在會議發(fā)言中表示，“我對能夠?qū)崿F(xiàn)這個目標(biāo)的智能服裝、傳感器非常期待。”

據(jù)介紹，一些前瞻性研究已經(jīng)取得進展。例如，中科院計算所研究員陳益強團隊提出新的無線傳感方式，實現(xiàn)超低成本和功耗的傳感；中原工學(xué)院紡織學(xué)院教授熊帆團隊提出織物干電極的新構(gòu)造與原理，設(shè)計出與之相匹配的新算法；電子科技大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系教授饒妮妮團隊基于心電監(jiān)護的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)，發(fā)展了復(fù)雜疾病監(jiān)護與輔助診斷的計算技術(shù)。

與會專家相信，基于織物電子的智能系統(tǒng)能在健康醫(yī)療領(lǐng)域大顯身手，助力“被動醫(yī)療”走向“主動健康”的健康醫(yī)學(xué)模式轉(zhuǎn)換。

原文標(biāo)題：織物電子：“穿”在身上的“計算機”

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