Искусственный интеллектPubMedScience Morning3 мин чтенияanimal study
Датчики тактильной чувствительности из волокон на основе жидкого металла с двойным механизмом усиления градиентной пористости и межфазной поляризации для текстильно-интегрированного взаимодействия человека и машины.
Liquid Metal Fiber Tactile Sensors with Dual-Mechanism Enhancement of Gradient Porosity and Interfacial Polarization for Textile-Integrated Human-Machine Interaction.
Карточка статьи
Рубрика
Искусственный интеллект
Источник
PubMed
DOI
10.1021/acsami.6c06702
Дата
30.06.2026
Автор
Science Morning
Время чтения
3 мин
Аннотация
Гибкие волоконные ёмкостные тактильные датчики представляют собой обещающее решение для носимого взаимодействия человека и машины. Однако достижение баланса между чувствительностью и надежностью при сохранении мягкости текстиля остается сложной задачей. Для смягчения этого компромисса был разработан ёмкостный тактильный волокно, основанное на двойном механизме усиления градиентно-пористой компрессии и межфазной поляризации Максвелла-Вагнера. Волокно с радиальной градиентной пористой архитектурой, включающее в себя проводящее ядро из жидкого металла (LM)/термопластичного полиуретана (TPU) и диэлектрическую оболочку из диоксида титана (TiO)/TPU, было изготовлено методом коаксиального мокрого прядения через фазовое разделение, вызванное несолюбимым растворителем. На поверхность волокна затем была добавлена сеть углеродных нанотрубок/оксидов графена (CNT/GO) для повышения эффективной диэлектрической проницаемости за счет накопления межфазного заряда. Достигнута чувствительность 18,32 кПа, время отклика 170 мс, гистерезисная ошибка 4,47% и стабильное сохранение сигнала более 1000 циклов. Была построена беспроводная тактильная платформа из текстиля, которая постепенно проходила валидацию от временного нажатия мыши до мониторинга почти статичной позы сидя (точность распознавания 99,6%), а также до текстильной клавиатуры на 64 клавиши, где перекрестная помеха сигнала была эффективно декомпозирована с помощью топологического дизайна ткани и алгоритма одномерной свёрточной нейронной сети, что обеспечивало точность распознавания символов 96,36% и позволяло проводить осознанное взаимодействие с генеративным искусственным интеллектом через интеграцию с крупной языковой моделью. Эта работа демонстрирует значительный потенциал волоконных тактильных датчиков для сложных многосценарных взаимодействий человека и машины и предоставляет новую информацию для разработки платформ для взаимодействия с текстилем следующего поколения.
Краткое резюме
В данной работе исследуются инновационные тактильные датчики из волокон на основе жидкого металла, которые обеспечивают высокую чувствительность и надежность, сохраняя мягкость текстиля. Использование двойного механизма усиления - градиентной пористости и межфазной поляризации - позволяет создавать эффективные датчики для носимых технологий с широкими возможностями применения в человеко-машинном взаимодействии.
Практический вывод
Профессионалам в области wearable-технологий следует обратить внимание на новые разработки тактильных датчиков, которые могут значительно улучшить взаимодействие с текстильными устройствами, обеспечивая высокую чувствительность и надежность.
Ограничения
Исследование было ограничено рамками лабораторных испытаний; для практического применения требуется дальнейшая валидация в реальных условиях использования и оценка долговечности сенсоров.
Цель данного исследования заключалась в разработке и внешней валидации модели прогнозирования риска острого повреждения почек (ОПП) на 48 часов в реальном времени для критически больных пациентов с использованием модели глубокого обучения двойного канала (DC-AKI). Модель была разработана на основе электронных медицинских записей 28,099 пациентов в медицинском центре Beth Israel Deaconess и внешне валидирована на двух независимых когорт, состоящих из 3,108 пациентов из базы данных eICU и 2,808 пациентов из больницы народного госпиталя провинции Чжэцзян. Тридцать одна изменяющаяся во времени характеристика обновлялась каждые 6 часов. Архитектура модели DC-AKI интегрировала сети BiGRU, свёрточные слои и механизмы внимания для захвата мультишкалярных временных зависимостей. Модель достигла значений площади под кривой операционных характеристик (AUC) 0,720 (95% ДИ, 0,714-0,728) при внутренней валидации и 0,577 (95% ДИ, 0,570-0,583) и 0,798 (95% ДИ, 0,795-0,799) в двух внешних когорт. Анализ интерпретируемости SHAP выявил ключевые клинические предикторы и индивидуальные траектории риска. В заключение, DC-AKI продемонстрировала хорошую предсказательную способность в развивающей когортной популяции и на одном сайте внешней валидации, хотя производительность существенно варьировала в зависимости от учреждений. Необходимо дальнейшая валидация и локальная калибровка для поддержки её клинического применения.
Достижение ненавязчивого высокочастотного мониторинга ишемического инсульта (ИИ) остается важной клинической задачей для своевременного вмешательства и точной вторичной профилактики. Установление точных корреляций между системными микроскопическими молекулярными отпечатками пациентов и локализованными макроскопическими патологическими событиями в органах является необходимым для преодоления ограничений одномодального выявления и повышения эффективности клинической оценки риска. Однако, учитывая сложность гетерогенных данных, эффективная интеграция кросс-мерных данных «молекулярной визуализации» остается критическим узким местом на пути к достижению этой цели. В данном исследовании мы представляем метод, подтверждающий возможность различия между пациентами с подтвержденным ИИ и здоровыми контрольными группами (ЗК), который использует методы машинного обучения (МЛ) в сочетании с поверхностно-усиленной рамановской спектроскопией (SERS) мочи (одномерные данные) и ультразвуковым изображением ствола сонной артерии (CBI) (двухмерные данные). В экспериментальной когорте из 101 участника данный подход проанализировал 10 100 спектров SERS и 481 изображение CBI, достигнув 92% точности классификации и площади под кривой (AUC) 0,95. Более того, с помощью комбинации спектров SERS и технологии жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии данное исследование предварительно исследовало различия в мочевых биомаркерах между группами ЗК/ИИ. Предложенная в этом исследовании стратегия многомерного слияния данных эффективно преодолевает информационный разрыв между традиционным молекулярным выявлением и клиническими фенотипами, систематически соотнеся микрофлюидные биомаркеры с макроорганными изображениями. Этот подход предоставляет ранее не исследованный, ненавязчивый и высокоточный инструмент для стратификации риска и клинического принятия решений при классификации групп ЗК/ИИ.
Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) играют важную роль в различных гражданских и коммерческих приложениях, что требует точной классификации их радиочастотных (РЧ) сигналов. Современные подходы на основе глубокого обучения сталкиваются с высокой вычислительной сложностью, чувствительностью к шуму и ограниченной точностью. В данной статье предлагается новая структура классификации сигналов БПЛА, которая сочетает в себе вейвлетное извлечение признаков с иерархической архитектурой U-Net, дополненной механизмами внимания с раздельным временем (STCA) и остаточной связанностью. Модель WUSTCA эффективно классифицирует сигналы БПЛА и их контроллеров, достигая средней точности классификации 96,6% для БПЛА и 95,83% для контроллеров БПЛА на наборе данных CardRF. Решая такие проблемы, как помехи шума и разнообразие сигналов, данная работа предоставляет надежное и эффективное решение для классификации сигналов БПЛА, открывая путь для приложений в реальном времени в сложных условиях.
В данной работе представлена компактная MIMO-антенна с четырьмя элементами, демонстрирующая резонанс на частотах 6.39 ГГц, 11.09 ГГц, 14.69 ГГц и 17.96 ГГц, охватывающая диапазоны C, X и Ku соответственно в рамках одной компактной структуры. Разработанная четырехэлементная MIMO-антенна использует Y-образную радиирующую монопольную конфигурацию с соединённымиGround-элементами для удобной интеграции в системы. Также разработанная MIMO-антенна достигает геометрически обусловленной круглой поляризации (CP) под определёнными углами возвышения без внешних фазовращателей или паразитных структур, что приводит к повышенной надежности против затухания многопутевых сигналов и несовпадения поляризаций. Кроме того, критически важный параметр высокой изоляции между элементами поддерживается (Sij < -20 дБ), эффективно подавляя взаимные помехи. Параметры представленного дизайна четырехпортовой антенны также оптимизированы с использованием различных алгоритмов машинного обучения, причем модель гауссовской регрессии оказалась наиболее подходящей, обеспечивая наилучшие показатели возвратных потерь. В заключение, разработанная четырехпортовая MIMO-антенна была изготовлена, и её прототип протестирован для валидации смоделированных результатов. Компрéhенсивный анализ характеристик разнообразия демонстрирует параметры ECC (≤ 0.001), DG (≈ 10 дБ), CCL (< 0.2 б/с/Гц) и TARC (> 9.99), что обеспечивает эргодическую пропускную способность канала, превышающую 9 б/с/Гц. Средняя эффективность наблюдается на уровне 57% по всем диапазонам с пиковым усилением 9.78 дБи на 17.96 ГГц, что делает это решение высокоинтегрированным, надежным и перспективным для CP-MIMO систем связи, делая его сильным кандидатом для спутниковых и современных беспроводных приложений.
Надежная система производства продуктов питания является краеугольным камнем обеспечения продовольственной безопасности. Интегрируя концептуальные значения устойчивости производства продуктов питания, данное исследование создает многомерную оценочную индексную систему, охватывающую устойчивость, восстановление и адаптивные способности. Используя панельные данные из Синьцзяна за период с 2010 по 2022 годы, исследование применяет интегрированную методологию, включая метод энтропийного веса, модифицированную гравитационную модель, анализ социальных сетей (SNA) и модель XGBoost-SHAP, для систематического анализа уровней устойчивости, характеристик структурной сети и основных механизмов, определяющих производство продуктов питания в регионе. Результаты показывают, что: с 2010 по 2022 годы уровень устойчивости производства продуктов питания в Синьцзяне демонстрировал непрерывный рост, характерный пространственной гетерогенностью с относительно узким разрывом. В течение исследуемого периода сетевое взаимодействие устойчивости производства продуктов питания в Синьцзяне становилось все более плотным; однако его характеризовало низкое сетевое плотность при топологии высокой кластеризации и коротком среднем пути. Наблюдались асимметричные особенности между регионами ввода и вывода, сопоставленные с уменьшением числа переноса между блоками. Площадь пашни на душу населения (X5), доступность транспортной инфраструктуры (X15), прогресс в сельскохозяйственных технологиях (X12) и среднегодовая температура (X1) заняли четыре первых места среди фактор влияния, при этом взаимодействие между площадью пашни на душу населения (X5) и доступностью транспортной инфраструктуры (X15) было наиболее значительным. Эти исследовательские выводы могут предоставить ценные ссылки для обеспечения продовольственной безопасности на уровне государства.
Статистическая визуализация обычно рассматривается как визуальный носитель, но данные также можно воспринимать на ощупь. Трехмерные тактильные графики позволяют студентам с нарушениями зрения ощущать распределения, отслеживать тенденции и исследовать взаимосвязи через прямое тактильное взаимодействие. Однако использование таких графиков в классе остается ограниченным, поскольку создание каждого графика в CAD-программном обеспечении требует специализированных навыков и часов ручной работы. Мы рассматриваем эту проблему как программную через трехуровневый повторно используемый конвейер, состоящий из около 1500 строк JavaScript. Первый уровень автоматически извлекает параметры тактильного дизайна на основе размеров пластины с использованием исследований в области тактильного восприятия. Второй уровень предоставляет общую структуру графиков и пять модульных средств для построения разбросов, столбчатых диаграмм, гистограмм, линейных графиков и бокспотов. Необязательный третий уровень использует мультимодельную языковую модель для извлечения структурированных спецификаций графиков из загруженных изображений, с обязательной проверкой со стороны учителя перед созданием печатной версии. Конвейер генерирует готовые для печати двоичные файлы на языке стандартной тесселяции за менее чем 250 миллисекунд. Мы представляем дизайн, производительность и ограничения.