Dette futuristiske stoffet kan omdefinere bærbar teknologi

I en strekning på omtrent et og et halvt århundre, fra midten av 1800-tallet til slutten av 1900-tallet, var klesindustrien New Yorks største produksjonsindustri. New York laget mer klær enn noe annet sted i verden, og flere New Yorkere jobbet i det enn i noe annet yrke.

Hopp frem til i dag, og 10 miles fra klesdistriktet, i en gammel Navy Yard-bygning i Brooklyn – nå utstyrt som et trendy oppstartssenter med potteplanter, grupperom og fargerike solsenger – et selskap kalt Nextiles prøver å sette turbo på neste fase av innovasjon innen stoff og søm. Og mens klær produsert i klesdistriktet lovet å få eierne deres til å se smarte ut, er Nextiles det kutte ut mellommannen ved å bruke noe imponerende, banebrytende teknologi som lager klærne selv smart.

"Våre materialer er grunnleggende basert på stoffer," sa George Sun, Nextiles administrerende direktør og medgründer, til Digital Trends. «Vi bruker fortsatt polyester, vi bruker fortsatt nylon, vi kan fortsatt bruke bomull og lær, men vi gjør dem ledende. Når ting er ledende, leder de åpenbart elektrisitet - og med elektrisitet er du i dimensjonen elektroteknikk og maskinvare, ikke sant? Når du har elektroner som beveger seg rundt, og du er i det rommet, kan du dra nytte av alle disse unike prinsippene: Motstand, kapasitans, induktorer, transistorer og så videre. Det vi pleier å si er at vi lager et halvledende materiale i stoffform."

Nextiles ble grunnlagt i 2018. Støttet av National Science Foundation (NSF), dets patenterte – og ja, maskinvaskbare – smarte stoff med avansert sensorteknologi er designet for å fange opp biometriske og biomekaniske data streamet via Bluetooth på ekte tid. Stoffene den lager er belagt med ledende materiale som rustfritt stål som lar dem samle inn og overføre data.

Å veve disse individuelle fibrene inn i det Sun kaller et "motorveisystem av ledende tråder" åpner for nye muligheter for granulær datainnsamling som involverer menneskekroppen. Akkurat nå er det rettet mot idrettsutøvere, men en dag kan det bidra til å gjøre alle klærne våre mer intelligente. Har du noen gang ønsket at spandexen din skulle snakke tilbake til deg? Det er din lykkedag.

Menneskesentrert teknologi

Wearables er en bred kategori når det gjelder databehandling. Det refererer til et stykke datateknologi som er bærbart og bæres med oss ​​hvor enn vi måtte gå, baksiden av den romstore stormaskinen fra tidligere tider eller den stasjonære datamaskinen. EN smarttelefon kan, i løseste forstand, betraktes som en wearable (spesielt når den er festet til en løpers arm). Ørepropper er absolutt wearables eller, som de noen ganger kalles, "hørbare." En smartklokke er en wearable. Så, muligens, er smarte implantater. Smarte briller telle også.

Hver av disse fungerer forskjellig og krever, eller vil kreve, svært forskjellige brukergrensesnitt og opplevelser for å oppfylle sitt sanne potensial. Det som forbinder dem - annet enn deres mindre størrelse - er hvordan de passer inn i hvilken brukeropplevelsesguru Don Norman vil kalle menneskesentrert teknologi. Dette er teknologi som fortoner seg, diskret, i bakgrunnen, samler data og gir støtte uten å kreve at vi eksplisitt fokuserer på selve teknologien.

Wearables må være teknologi, festet til kroppen, som likevel ikke kontinuerlig varsler oss om dens tilstedeværelse som teknologi. Som Manfred Clynes og Nathan Kline, de to forskerne som laget begrepet "cyborg" i 1960, beskrev konseptet deres av en menneske-maskin hybrid, er det et "eksogent utvidet organisasjonskompleks som fungerer som et integrert homeostatisk system ubevisst” (uthevelse tilføyd).

Ideen om smarte materialer begynte å få fart på 1960-tallet med alt fra formminnematerialer og polymergeler til fotokromatiske linser som får briller til å mørkne i sollys. Alle disse involverer materialer som er i stand til å sanse miljøstimuli og tilpasse seg dem på en eller annen måte, selv om de ikke oppfører seg på en aktiv måte som vi vil tilskrive ekte intelligens.

En annen type wearable

Det var imidlertid ikke før vi nærmet oss slutten av 1900-tallet at forskere for alvor begynte å undersøk innebygging av elektronikk i tekstiler og andre klesplagg for å gi dem neste generasjons sansing potensiell. I dag er markedet for bærbare enheter relativt modent. I følge en fersk rapport, var det globale forsendelsesvolumet av smarte wearables på 266,3 millioner enheter i 2020, omtrent tilsvarende den totale befolkningen i Indonesia.

Men Sun liker ikke å sammenligne smarte klær med eksisterende wearables. "[Folk ser på dagens smartklokker og] ​​de har på en måte den referanserammen," sa han. "De spør alltid, som," Å, kan det beregne kaloriene mine? Kan den måle svetteinnholdet mitt?’ Og svaret er at det kan mye mer enn det. Vi prøver å måle biomekanisk bevegelse; vi kan faktisk måle vinklene, dreiemomentet, tøyningen.»

Forestillingen om å kunne fange alle aspekter av menneskekroppen i bevegelse er potensielt transformerende. Vurder sportsklær som kan fortelle deg om du kaster en pitch riktig eller løfter en vekt riktig, eller et treningsstudio skjorte som vil fortelle deg om den må anstrenge seg mer på et bestemt tidspunkt, noe som indikerer vellykket muskel vekst. Ved å prikke sensorer på baksiden av en skjorte som ryggvirvler, sa Sun at det er mulig å måle krumningen til en brukers ryggrad. Ved å plassere dem på brystet kan det være mulig å måle pusten. Slike wearables lover å være gamechangere når det gjelder å forebygge skader og forbedre teknikken.

«Vi kan måle ting som å strekke seg; vi kan måle ting som å bøye; vi kan måle ting som trykk, sa han. "Og med det... kan vi faktisk lage flere høylagsberegninger. Hvis du måler for avstander og avstand som en funksjon av tid, eller avstand som en funksjon av radianer, kan du få ting som vinkelhastighet, dreiemoment og tøyning. Det er de enhetene som er mest interessante for våre kunder.»

Den myke lanseringen

Sun ble interessert i området smarte materialer etter å ha jobbet i et MIT-forskningslaboratorium som samarbeidet med sportsklærselskapet Puma for å lage høyteknologiske sko. Han sa at han først trodde at denne teknologien ville være mest nyttig for fysioterapeuter (hans søster er en), men ble raskt overbevist om at denne teknologien er mest umiddelbart egnet for friidrett marked.

Nextiles første produkter inkluderer en arm- og knehylse som kan brukes til å fastslå mekaniske endringer fra forskjellige punkter på kroppen. Sun beskriver passende nok deres utrulling denne sommeren som en "myk lansering." "Vi kommer til å lansere flere av våre betaprodukter til noen av disse avanserte idrettsutøverne," sa han.

For øyeblikket bemerket han at det bare er 10 av selskapets produkter "flytende i verden akkurat nå" i alfatesting, men senere i år håper han at dette tallet vil være i tusenvis.

I mellomtiden fortsetter Nextiles søket etter "nye sansemodaliteter" inkludert - men ikke begrenset til - EKG, EEG og EMG. (Det er hjertefrekvens, hjerneaktivitet og muskelhelse.) På lang sikt vurderer han muligheten for den typen helsesporende biometriske data som for øyeblikket er samlet inn ved hjelp av smartklokker og andre enheter, men utvidet til å dekke hele kroppen. Utover velvære kan smarte stoffer også brukes til å samhandle med verden rundt oss, noe som resulterer i mer sømløs interaksjon med miljøet vårt.

Nextiles er heller ikke fornøyd med å holde seg i wearables-området. Det er å lage smarte stoffer, og selv om stoffer er synonyme med klær, er de ikke begrenset til det. Som Sun sa, "Sying er virkelig overalt. Det er i tepper, det er i kjøretøyene dine, det er i [fly]. Overalt som trenger en myk overflate, har du stoffer.»

Tenk deg, foreslo han, et sengetøy som samler data om hvordan du sover eller tepper som samler informasjon om hvordan materialet forvandles over tid når folk går over det. Noe av dette kan dreie seg om passiv datainnsamling som kan tillate produsenter å samle informasjon om bruk i den virkelige verden, på samme måte som bokutgivere i Kindles tidsalder kan se hvordan en e-bok blir lest (eller ikke lest) når kunden har kjøpt den. Mer spennende, det kan være knyttet til en eller annen form for aktivering, for eksempel en seng som blir hardere eller mykere basert på søvnmønsteret ditt.

En overfylt plass

Nextiles er ikke den eneste enheten som jobber innen smarte wearables. Forskere som jobber ved universiteter har laget spennende prototyper, for eksempel et stoff som kan gjøre klær til en bærbar skjerm og ulike tiltak for å lage varme- og kjølematerialer som kan sikre at individer holdes ved optimale temperaturer uansett hvor de går. Så er det startups som Montreal-baserte Hexoskin, som har utviklet sensorladede smarte klær for å samle «kontinuerlige hjerte-, lunge-, aktivitets- og søvndata», og Katapult, som gjør en enhet på størrelse med lydsignaler båret av noen NBA-lag for å måle bevegelse og fysisk anstrengelse.

Det har teknologigiganter som Apple patenter på dette området, selv om de ennå ikke har kunngjort eller sendt noe. Den store hvalen i dette havet ser ut til å være Google, som annonserte sin Prosjekt Jacquard initiativ på sin Google I/O-konferanse i 2015. Oppkalt etter den innovative hullkort-kontrollerte Jacquard-vevstolen fra 1801, ledes Project Jacquard av søkegigantens Advanced Technology and Projects-gruppe og dedikert til å utvikle berøringsfølsomme stoff.

En tilknyttet avtale med Levi Strauss & Co. resulterte i en smart jakke som var lenge på sci-fi-løfte, men kort på umiddelbar nytte. Andre Project Jacquard-kreasjoner (En ryggsekk! En skosensor!) har også blitt utgitt, selv om ingen så langt har tatt av i stor grad.

Det Googles arbeid på dette domenet fremhever er hvordan det fortsatt er tidlig for smarte klær. Project Jacquard tar sikte på lavthengende frukt: "Hopp over en sang ved å sveipe ermet," står det på nettstedet. «Ta et bilde ved å trykke på en skulderreim. Bli påminnet om telefonen du la igjen med et lysblink eller en haptisk buzz på mansjetten.» Dette er morsomme gimmicker, men absolutt ikke transformative. De er, som det sies, evolusjonære snarere enn revolusjonerende.

Starten på en lang reise

Spørsmålet er om Nextiles vil være i stand til å ikke bare overleve, men trives i møte med en økende interesse for dette området. Så spennende en vei som dette utvilsomt er, føles det også som om det er starten på en lang reise.

"Vi har nok ildkraft til å få oss i gang det neste året, og vi utvidet teamet hele tiden," sa Sun. "Vi har faktisk allerede betalende kunder som vi genererer inntekter. Det opprettholder faktisk mesteparten av vår FoU. Dessuten søker vi om tilskudd. Vi vet at det er søknadspotensiale innen helse og medisin, så ting som [National Science Foundation] eller lignende byråer søker vi også om tilskudd fra. Det er mange veier hvor vi enten mottar penger eller tjener penger.»

Å fokusere på det sportslige markedet til å begynne med er et klokt trekk. Ikke bare har idrettsutøvere med høy ytelse mer bruk for dataene, og vil antagelig bruke mer for å få det, men det er også få bedre måter å selge et nytt produkt til publikum enn å ha det båret av toppfigurer i verden av sport.

Hvis Nextiles kan gjennomføre ambisjonene sine, kan det hende at det bare er en meget lovende virksomhet. Og hvem vet? Ved å gjøre det kan det for alltid forvise vårt bilde av Star Trekonesies eller marerittaktige Darth Vader og RoboCop-lignende rustninger som det ultimate innen science fiction-klær.

Redaktørenes anbefalinger

• De beste smartklokkene og wearables fra CES 2023
• Den bærbare teknologirevolusjonen vil ikke se ut som Apple Watch