传统的“可穿戴设备”通常局限于身体的单一点位，像胸部、手腕或手指。而这种衣物（纤维计算机）与传统的不同，它能大面积接触身体，还能接近重要器官，从而为更全面地监测人体生理和健康状态提供了前所未有的机会。
我们的身体借助皮肤，以热量、声音、电势、生化信号等形式，每秒会向外传输数千兆字节的数据。这些数据中蕴含着我们的活动、情绪以及健康信息。然而很可惜，这些数据信号当中的绝大多数（几乎是全部）都被衣服给吸收并且丢失掉了。所以我们在思考，为什么不直接利用衣服来对这些重要的健康信号进行捕捉、分析、存储以及传送呢。麻省理工学院材料科学与工程教授 Yoel Fink 作为这篇论文的通讯作者进行了解释。
这种纤维计算机内置有一系列微型设备，其中包含传感器，还有微控制器，以及蓝牙模块，同时有光通信组件，也有数字存储器，并且还有电池等。它把所有必要的部件都整合在了一根弹性纤维里。
每台能够独立编程的纤维计算机都运行着一个机器学习模型，这个模型经过了训练，并且被用于自动识别穿戴者的运动。前期进行的实验表明，其平均准确率能够达到 70%。研究人员把四根这样的纤维计算机分别嵌入到上衣和裤子里，每根纤维沿着四肢进行延伸。他们通过实验得知，将各个纤维计算机相互连接之后，它们的整体准确率提升到了将近 95%。
在不久的未来，这种可穿在身上的“光纤计算机”具备随时随地运行应用程序的能力。它不仅能够帮助我们理解并预防健康问题，还将在日常生活里提供健康管理服务。Fink 表示，他们很期待在即将到来的一项任务中提前体验这一未来场景，使“光纤计算机”在极为恶劣的环境中保障研究人员的安全。
研究人员介绍，有一个跨国团队要在北极开展为期一个月的研究任务，即 Musk Ox II。在平均气温达到零下 40℃的环境中，他们要行进 1000 公里。他们开发了数十件衬衫，这些衬衫内置了光纤计算机，能为参与该任务的成员提供实时的健康和活动信息监测。
这篇研究论文的合作者有麻省理工学院材料科学与工程的研究生 Nikhil Gupta 和 Henry Cheung；还有麻省理工学院物理学 Francis Wright 讲席教授 John Joannopoulos；以及斯坦福大学的研究生 Syamantak Payra，另外还有来自罗得岛设计学院和布朗大学的其他研究人员。
光纤计算机集成到衣物中
实际上，这种光纤计算机的开发是以 RLE Fibers@MIT 实验室十多年的研究成果为基础的。在之前的研究里，团队成员展示了一种方法，即把半导体器件、光学二极管、存储单元、弹性电触点和传感器集成到可以制成织物和衣服纤维之中。
由于制造方法存在限制，我们在提升集成到光纤中的设备的复杂性方面遭遇了瓶颈。因此，我们必须重新思考整个设计流程。与此同时，我们期望它具备弹性和柔韧性，能够与传统面料的特性相契合。Gupta 如此表示。
研究人员面临的一个挑战是圆柱形光纤与平面芯片之间存在不匹配的问题。这意味着给每个平面微器件外部的小导电区域（焊盘）连接电线很困难，并且容易出现故障。因为复杂的微器件焊盘数量众多，很难找到足够的空间来可靠地连接每根导线。
在这项新研究里，他们运用一种叫“中介层”的柔性电路板。他们把每个微器件的二维焊盘按照三维结构布局进行对齐映射，接着把这些焊盘卷成一个圆柱体，他们把这种设计方式称作“maki”。随后，他们在“maki”卷的侧面连接上四根独立导线，并且把所有组件都连接到了一起。
这一进展对我们至关重要。它使我们能够将功能更强大的计算元件，例如微控制器和蓝牙传感器，集成到光纤中。Gupta 对此进行了解释。
值得一提的是，这种多功能折叠技术能够应用于多种微电子设备，并且能给这些设备赋予更多新的功能。研究人员期望借助这种技术来集成更多的微电子器件。
图显示，单根弹性光纤包含着一系列的微型设备。此信息来源于 MIT News。
研究人员使用一种新型热塑性弹性体来制造这种光纤计算机。这种新型热塑性弹性体的柔韧性比之前所用的热塑性塑料强数倍。这种材料使得他们能够制造出可机洗且弹性良好的纤维，即便拉伸超过 60%也不会损坏。
研究团队利用 Fibers@MIT 团队先前开创的“热拉工艺”来制造光纤计算机。通过此工艺，他们先制作光纤计算机的宏观版本，也就是预制棒，预制棒中包含了每个连接好的微设备；随后，把预制棒挂在高温炉里进行熔化并拉伸，在制成的纤维中嵌入了锂离子电池，这样它就能够自行供电了。
Juliette Marion 是前团队成员，她找到了制造弹性导体的方法，这种方法使得即便拉伸纤维，导体也不会断裂。这样一来，在拉伸纤维时我们仍能保持功能，而这对于针织等工艺以及普通服装制作来说是非常关键的。Gupta 表示。
这种方法使得研究人员解决了复杂设备集成的问题，同时也提高了光纤的柔韧性和耐用性，让光纤更能适应日常穿着的应用场景。
光纤计算机制造完成后，研究人员把编织技术运用起来，将其覆盖在传统纱线里。这些传统纱线包括聚酯纤维、羊毛、尼龙以及丝绸等。
