Oamenii de știință descoperă cum să -ți folosești corpul pentru a prelucra datele pe dispozitivele purtabile

Un om de știință din Japonia a demonstrat modul în care corpul uman ar putea fi folosit ca un computer pentru a prelucra date și pentru a rezolva probleme complexe.

Această descoperire este posibilă deoarece țesutul uman are proprietăți utile pentru un fel de prelucrare a datelor numită „Calculul rezervorului”, autorul studiului Yo kobayashiprofesor asociat la Departamentul de Științe Mecanice și Bioinginerie al Universității din Osaka, a scris într -un nou studiu publicat pe 20 martie în Jurnal IEEE Acces.

În calculul rezervorului, intrările sunt introduse într -un sistem cu un număr mare de „noduri” sau „dimensiuni” (rezervorul) și apoi interpretate pentru a izola date importante sau a prezice rezultatele viitoare. În timp ce în multe cazuri, rezervorul este digital, este posibil să se utilizeze alte sisteme fizice.

Pentru a demonstra posibilitatea utilizării țesutului uman pentru procesarea datelor, cercetătorul a cerut participanților să -și îndoaie încheieturile la o varietate de unghiuri.

Apoi a folosit ecografie pentru a imagina deformarea rezultată în mușchi. Din aceste date, el a construit un model de calculator al unui rezervor fizic care ar putea imita cu succes sistemele dinamice neliniare în testarea de referință.

Realizează acest lucru folosind câmpul de deformare din mușchi pentru a reprezenta starea rezervorului. Neliniaritatea-faptul că intrarea nu afectează nodurile din rezervor într-o linie dreaptă-permite maparea semnalelor de intrare pe un spațiu de stat de înaltă dimensiune, ceea ce facilitează calcule complexe. În acest caz, intrarea este modelul de semnal al unghiului articulației încheieturii.

Înrudite: Țesutul cerebral uman tipărit 3D funcționează ca adevăratul lucru

„O zonă potențială de aplicare a acestei tehnologii este dispozitivele purtabile”, a spus Kobayashi într -un declaraţie. „În viitor, poate fi posibilă folosirea propriului nostru țesut ca resursă de calcul convenabilă. Deoarece țesutul moale este prezent în întregul corp, un dispozitiv purtabil ar putea delega calcule țesutului, sporind performanța.”

El a sugerat, de asemenea, că procesul ar putea fi aplicat pe dispozitive medicale și de asistență de viață, precum și la alte tehnologii de interacțiune umană-mașină, bazându-se pe țesutul uman pentru resurse suplimentare de procesare.

Calcularea într -o găleată de apă

Un mod obișnuit de a ilustra modul în care funcționează calcularea rezervorului este metoda „Bucket of Water”. În acest scenariu, o serie de rezervoare de apă dispuse într -o grilă sau o altă formare cuprind rezervorul, cu conducte de diferite dimensiuni care le leagă neliniar. Aceasta înseamnă că apa nu curge în linie dreaptă de la un rezervor la altul. În schimb, adăugarea de apă sau perturbații la sistem poate schimba nivelul rezervoarelor de apă pe tot parcursul sau că apa ar putea ieși dintr -un rezervor la un moment dat, dar apoi ar putea fi reintrodusă mai târziu ca rezultat al unei singure intrări.

Intrările sunt reflectate în întregul sistem sub formă de niveluri de apă care fluctuează în diferite rezervoare și se schimbă dinamic în timp. Starea rezervorului este capturată în timp, măsurând nivelul de apă din fiecare rezervor, iar apoi un strat de computer instruit citește și interpretează rezultatele.

Rezervorul este responsabil pentru „denaturarea” sau „amestecarea” semnalului de intrare în multe moduri neliniare diferite, generând un set divers de caracteristici temporale. Rezervorul nu „rezolvă” în mod explicit ecuațiile neliniare într -un sens numeric tradițional. În schimb, învață să imite comportamentul de intrare-ieșire a sistemului guvernat de aceste ecuații. Neliniaritățile din rezervor îi permit să capteze și să reprezinte relații neliniare prezente în datele de intrare și dinamica sistemului de bază.

Țesutul uman poate funcționa ca rezervor, deoarece împărtășește unele calități cu un rezervor pe bază de apă. Pentru unul, are calități neliniare, în special neliniaritatea tensiunii, ceea ce înseamnă că relația dintre stresul aplicat țesutului și tulpina rezultată nu este o linie dreaptă. De asemenea, este viscoelastic, ceea ce înseamnă că are atât calități elastice (precum o bandă de cauciuc), cât și vâscoasă (ca un fluid gros) atunci când este deformată – cu alte cuvinte, are o „memorie” fizică a deformării sale din trecut și poate stoca astfel informații.

Dincolo de aplicațiile menționate mai sus, calcularea rezervorului a arătat promisiune în prezicerea sisteme haotice precum vremea. De asemenea, a fost propusă ca o modalitate de a prezice alte sisteme care variază în timp, lucruri precum Prețurile acțiunilor sau Calitatea aerului. Prin interpretarea datelor anterioare prin intermediul sistemului, poate fi posibilă prezicerea rezultatelor viitoare.

După cum a subliniat Kobayashi, munca sa este doar un prim pas – în timp ce își reafirmă potențialul în viitor.

„Acest studiu a efectuat doar teste de referință; prin urmare, este imperativ să se determine aplicabilitatea procesului de calcul real în scenariile viitoare. Cu toate acestea, aceste descoperiri deschide calea pentru exploatarea cu succes a dinamicii țesuturilor umane într -o gamă largă de sarcini și aplicații de calcul.”