Μέχρι σήμερα, η έννοια της «φορετής τεχνολογίας» (wearables) συνοδευόταν πάντα από έναν αστερίσκο: την ανάγκη για σκληρά, δύσκαμπτα εξαρτήματα και τη μόνιμη εξάρτηση από το smartphone ή το cloud για την επεξεργασία δεδομένων. Μια νέα ερευνητική ανακάλυψη έρχεται να καταργήσει αυτούς τους περιορισμούς, παρουσιάζοντας ένα μικροτσίπ τεχνητής νοημοσύνης που είναι εύκαμπτο, λειτουργεί αυτόνομα και διαθέτει πάχος μικρότερο από αυτό μιας ανθρώπινης τρίχας.
Η δημοσίευση στο Nature, περιγράφει μια τεχνολογική καινοτομία που υπόσχεται να μετατρέψει τα ρούχα ή ακόμη και τα αυτοκόλλητα επιθέματα (patches) στο δέρμα μας σε ισχυρούς υπολογιστές παρακολούθησης της υγείας, χωρίς να θυσιάζεται η άνεση ή η ιδιωτικότητα.
Πέρα από τη σιλικόνη: Η αρχιτεκτονική που μιμείται τον εγκέφαλο
Το θεμελιώδες πρόβλημα με τα σημερινά smartwatches και τα health trackers είναι η κατασκευή τους. Βασίζονται σε τσιπ σιλικόνης, τα οποία είναι άκαμπτα και εύθραυστα. Για να λειτουργήσουν, απαιτούν ογκώδεις μπαταρίες και συνεχή σύνδεση Bluetooth για να στέλνουν δεδομένα στο κινητό, το οποίο αναλαμβάνει τη "βαριά" επεξεργασία.
Η νέα προσέγγιση αλλάζει ριζικά τα δεδομένα χρησιμοποιώντας νευρομορφική πληροφορική. Αντί για την παραδοσιακή αρχιτεκτονική των υπολογιστών, το νέο τσιπ μιμείται τη λειτουργία του ανθρώπινου εγκεφάλου. Κατασκευασμένο από οξείδιο ινδίου-γαλλίου-ψευδαργύρου (IGZO) – ένα υλικό που χρησιμοποιείται ήδη στις σύγχρονες οθόνες υψηλής ευκρίνειας – το κύκλωμα εκτυπώνεται πάνω σε ένα εξαιρετικά λεπτό πλαστικό φιλμ (πολυιμίδιο).
Το αποτέλεσμα είναι ένα κύκλωμα που μπορεί να λυγίσει, να τεντωθεί και να προσαρμοστεί στις καμπύλες του ανθρώπινου σώματος χωρίς να σπάσει και, το κυριότερο, χωρίς να χάσει την υπολογιστική του ισχύ.
Επεξεργασία δεδομένων στην πηγή (Edge AI)
Το πιο εντυπωσιακό χαρακτηριστικό αυτής της τεχνολογίας δεν είναι μόνο η ευκαμψία της, αλλά η αυτονομία της. Στις δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν, το τσιπ απέδειξε ότι μπορεί να εκτελέσει σύνθετες εργασίες τεχνητής νοημοσύνης τοπικά, απευθείας πάνω στη συσκευή.
Συγκεκριμένα, οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα πρωτότυπο που μπορεί να αναγνωρίζει φωνητικές εντολές και να επεξεργάζεται σήματα ηλεκτροκαρδιογραφήματος (ECG) με εξαιρετική ακρίβεια. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται «reservoir computing», η οποία επιτρέπει στο τσιπ να αναλύει χρονοσειρές δεδομένων (όπως ο καρδιακός παλμός ή η ομιλία) με ελάχιστη κατανάλωση ενέργειας.
Για τον τελικό χρήστη, αυτό σημαίνει:
- Ασφάλεια Δεδομένων: Τα ευαίσθητα ιατρικά δεδομένα δεν χρειάζεται να ταξιδέψουν στο cloud ή στο κινητό. Αναλύονται και αποθηκεύονται πάνω στο σώμα.
- Ταχύτητα: Η απόκριση είναι άμεση, καθώς εξαλείφεται η καθυστέρηση (latency) της ασύρματης μεταφοράς δεδομένων.
- Εξοικονόμηση Ενέργειας: Η τοπική επεξεργασία απαιτεί λιγότερη ενέργεια από τη συνεχή λειτουργία του Bluetooth και των κεραιών 5G.
Το μέλλον της ιατρικής παρακολούθησης
Η σημασία αυτής της ανακάλυψης είναι τεράστια για τον τομέα της υγείας. Φανταστείτε ένα «έξυπνο τσιρότο» που τοποθετείται στο στήθος ενός ασθενούς. Αντί να καταγράφει απλώς δεδομένα για να τα δει ο γιατρός αργότερα, το τσιπ θα μπορεί να εντοπίσει σε πραγματικό χρόνο μια αρρυθμία ή άλλη καρδιακή ανωμαλία και να ειδοποιήσει άμεσα τον χρήστη ή τις υπηρεσίες έκτακτης ανάγκης.
Επιπλέον, η τεχνολογία αυτή ανοίγει τον δρόμο για πραγματικά «αόρατα» wearables. Ρούχα που προσαρμόζουν τη θερμοκρασία τους αντιλαμβανόμενα τις σωματικές αντιδράσεις του χρήστη ή αισθητήρες ιδρώτα που αναλύουν βιοδείκτες κατά τη διάρκεια της άσκησης, όλα αυτά χωρίς ογκώδη κουτιά και καλώδια.
Γιατί το IGZO είναι το κλειδί
Η επιλογή του υλικού IGZO δεν είναι τυχαία. Σε αντίθεση με το πυρίτιο που απαιτεί υψηλές θερμοκρασίες για την επεξεργασία του, το IGZO μπορεί να κατασκευαστεί σε χαμηλές θερμοκρασίες. Αυτό επιτρέπει την τοποθέτησή του πάνω σε φθηνά, εύκαμπτα πλαστικά υποστρώματα που θα έλιωναν στις παραδοσιακές διαδικασίες κατασκευής τσιπ.
Αυτό το χαρακτηριστικό καθιστά την τεχνολογία όχι μόνο καινοτόμα, αλλά και δυνητικά προσιτή οικονομικά για μαζική παραγωγή. Οι ερευνητές κατάφεραν να ενσωματώσουν πάνω από 1.000 τρανζίστορ σε μια μικροσκοπική επιφάνεια, δημιουργώντας ένα λειτουργικό νευρωνικό δίκτυο που χωράει κυριολεκτικά στην άκρη του δακτύλου.
Η επόμενη ημέρα για τις συσκευές μας
Ενώ βρισκόμαστε ακόμα στο στάδιο της έρευνας και ανάπτυξης, η επιτυχής επίδειξη λειτουργικών εφαρμογών (όπως η αναγνώριση λέξεων και η ανάλυση καρδιακών παλμών) δείχνει ότι η εμπορική αξιοποίηση δεν απέχει δεκαετίες.
Η βιομηχανία αναζητά διακαώς τρόπους να απεγκλωβιστεί από το "ορθογώνιο" design των σημερινών συσκευών. Το εύκαμπτο AI τσιπ προσφέρει τη λύση για συσκευές που δεν τις κρατάμε, αλλά τις φοράμε ουσιαστικά ως δεύτερο δέρμα. Αν η τεχνολογία αυτή κλιμακωθεί σωστά, το επόμενο smartwatch σας μπορεί να μην είναι ρολόι, αλλά μέρος του μανικιού στο πουκάμισό σας.
