Quên Silicon. Máy tính này được làm bằng vải

Dan Preston nhật ký tham gia cuộc gọi điện video của chúng tôi trong một chiếc áo sơ mi cài khuy sang trọng, đẹp đẽ. Phong cách cá nhân của anh ấy có thể nghiêng về phong cách thông thường, nhưng kỹ sư cơ khí của Đại học Rice có mặt ở đây để cho tôi biết về thiết kế thời trang mới đầy sáng tạo của anh ấy. Nhóm của ông đã tạo ra một chiếc áo khoác đen sáng bóng thực hiện logic — mà không cần thiết bị điện tử. Cụ thể, áo khoác có thể nâng và hạ mui xe của chính nó chỉ bằng một nút nhấn và nó chứa bộ nhớ 1 bit đơn giản lưu trữ trạng thái của mũ trùm đầu. Hay, như Preston nói, đó là “một logic bền phi điện tử trong một thiết bị làm từ vải sợi.”

Đây là nơi chúng ta cần nhấn mạnh sự hoang dã của thiết kế này. Áo khoác không chứa Arduino hoặc bất kỳ chip bán dẫn nào. Nó không có pin. Preston và nhóm của ông đã cắt các mảnh vải taffeta nylon thương mại và dán chúng lại với nhau để tạo thành những chiếc túi bơm hơi có kích thước chỉ bằng một nửa tấm danh thiếp. Kết nối các túi với các ống mềm nhỏ, họ đã nhúng chúng vào áo khoác. Nhấn các nút trên áo khoác sẽ kiểm soát luồng không khí từ hộp khí cacbonic đi qua các túi. Các túi gấp và mở ra để tạo thành các đường gấp khúc có thể làm phồng hoặc xẹp túi khí trong mui xe để làm cho nó tăng lên và hạ xuống.

Được phép của Dan Preston

Thoạt nhìn, chiếc áo khoác có vẻ giống một chiếc lốp xe đạp hơn là một chiếc máy tính. Nhưng bạn có thể nghĩ rằng các túi chứa đầy không khí trên áo khoác tương tự như các bóng bán dẫn điện tử, Preston nói. Trong mạch điện tử, các bóng bán dẫn điều khiển dòng electron, hay dòng điện, dựa trên điện áp trong mạch. “Chúng tôi chỉ thay thế điện áp bằng áp suất, và chúng tôi đang thay thế dòng điện bằng dòng chảy của chất lỏng, trong trường hợp này là không khí,” ông nói.

Ví dụ, nhóm đã tạo ra một cổng NOT trên không. Trong một mạch điện tử, cổng NOT nhận một số đầu vào — chẳng hạn như 1, tương ứng với điện áp cao — và thay đổi nó thành 0 hoặc điện áp thấp. Trong trường hợp của áo hoodie, không khí đi vào túi có thể ở áp suất cao và túi có thể chuyển nó thành áp suất thấp hoặc ngược lại. Công nghệ này bắt nguồn từ các ứng dụng quốc phòng thời Chiến tranh Lạnh, khi các kỹ sư thiết kế các thiết bị logic trên không vì kẻ thù không thể can thiệp vào chúng bằng xung điện từ.

Kỹ sư cơ khí Michael Wehner của Đại học Wisconsin-Madison, người không tham gia vào công việc này, cho biết: “Tôi thực sự hạnh phúc khi thấy mọi người vượt ra khỏi giới hạn vượt trội trong lĩnh vực thiết bị đeo được. Nhóm nghiên cứu sử dụng logic dựa trên vải và không khí, còn được gọi là logic khí nén, đặc biệt mới lạ. Wehner cho biết: Các thiết bị đeo được, như Fitbit và Apple Watch, thường là “sự thích nghi khiêm tốn của các thiết bị truyền thống”.

Áo khoác thuộc danh mục “rô bốt mềm”, là máy tự động, có thể lập trình được làm bằng vật liệu mềm dẻo như cao su, silicone hoặc vải. Trong những năm gần đây, các nhà nghiên cứu đã bắt đầu thiết kế các robot mềm để có khả năng làm việc cùng với con người. Chúng thường di chuyển với độ chính xác kém hơn so với các đối tác kim loại cứng của chúng, nhưng chúng có cảm giác nhẹ nhàng hơn. “Nếu bạn đang làm việc và [hard] Wehner nói. “Nếu một robot mềm – túi khí lớn này – va vào bạn, mọi người sẽ cười và có một khoảng thời gian vui vẻ.”

Dan Preston lịch sự

Nói cách khác, robot mềm nên hòa nhập dễ dàng và an toàn hơn vào hoạt động thường xuyên của con người. Vì các phần tử logic của Preston được làm bằng vải nên chiếc áo khoác thông minh có cảm giác giống một chiếc áo khoác thông thường hơn là một chiếc áo khoác chứa đầy đồ điện tử hoặc các thành phần cứng khác. Kỹ sư cơ khí Wenlong Zhang của Đại học bang Arizona, người không tham gia vào công việc này cho biết: “Con người rất dễ dàng thích nghi với nó và không cảm thấy như họ đang mặc một thứ gì đó kỳ lạ.

Ngoài ra, máy tính vải có khả năng đàn hồi cao hơn máy tính bán dẫn. Để kiểm tra độ chắc chắn của áo khoác, nhóm nghiên cứu đã đặt một bộ phận làm từ nhiều túi vải vào một túi lưới và cho nó chạy qua máy giặt 20 lần. Preston cho biết, họ cũng đã thử nghiệm nó với một chiếc xe bán tải Toyota Tacoma đời 2002 – các tình huống “bạn có thể mong đợi một bộ quần áo truyền thống gặp phải ở một số cực điểm trong cuộc đời của nó”. Các túi vẫn hoạt động. Hãy tưởng tượng làm điều đó với Apple Watch.