芝加哥大学的研究人员开发了一种可拉伸的计算贴片，能够在毫秒内直接在人体上处理健康数据，无需将信息发送到外部服务器进行分析。
这种类皮肤设备使用有机电化学晶体管阵列执行神经形态计算，同时保持足够的柔韧性以随人体组织弯曲和拉伸。研究人员表示，该技术最终可能为更智能的可穿戴和植入式医疗设备提供动力，使其能够做出近乎即时的决策。
与将数据传输到其他地方进行处理的传统可穿戴设备不同，新系统在本地分析信息。研究人员认为，在医疗紧急情况下，即使是几秒钟的延迟也可能至关重要。
为了展示其能力，研究团队使用与心室颤动相关的数据测试了该设备，心室颤动是一种危险的心律失常，如果未经治疗可能会致命。即使拉伸到原始长度的一倍半以上，这种可拉伸阵列仍能以99.6%的准确率识别心脏中的异常电波前缘。
可拉伸电路的进展
这项工作解决了一个可穿戴电子领域的重大挑战：构建在像人类皮肤一样弯曲时仍能保持稳定的计算硬件。
研究人员使用有机电化学晶体管制造了该设备，这些晶体管通过电流和通过凝胶状电解质层移动的离子来处理信号。电解质还赋予晶体管类似记忆的特性，使其能够随时间保留信息。
然而，高密度制造此类系统被证明很困难，因为柔软的电解质材料可以像液体一样扩散并造成短路。传统的芯片制造方法也有损坏柔性表面的风险。
团队通过设计一种在暴露于紫外线时能够硬化成精确图案的聚合物凝胶来解决这个问题。该工艺使在可拉伸表面上每平方厘米能够制造大约10,000个晶体管。
"我们必须问的问题是，我们是否可以使用或改变这些聚合物的特性，使其与光刻技术兼容——微电子行业使用的主要图案化方法，"芝加哥大学分子工程学副教授、该研究的共同资深作者王世鸿(Sihong Wang)说。
研究人员表示，该硬件被设计用于支持神经形态计算，即电子系统模仿人脑的某些功能。
更快的心脏数据
研究团队还测试了嵌入设备中的神经网络，使用个人健康信息（包括胆固醇水平、血糖、心电图读数和最大心率）来评估心脏病发作风险。该系统在测试中达到了83.5%的准确率。
研究人员表示，该技术最终可能支持可穿戴系统，这些系统不仅能够感知健康状况，还能直接在人体上分析和响应这些状况。
"在这种情况下，远程计算是不可行的。它耗费时间太长，"王世鸿说。"但如果你有一个能够在体内进行分析的计算设备，这是有可能的。"
王世鸿的团队目前正在努力将计算阵列与可拉伸的无线通信系统和改进的传感器集成，以创建完全连接的、与人体兼容的健康平台。
"与其将数据发送到远程服务器，我们可以在生命发生的地方开始理解它，"阿贡国家实验室的计算机科学家、该研究的共同资深作者夏方方(Fangfang Xia)说。
该研究发表在《自然电子学》(Nature Electronics)杂志上。
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