忘掉硅吧 这台电脑是布料做的

这件夹克可以升降自己的兜帽——无需芯片或电池——并且有一天可能会帮助残疾穿着者移动。

丹普雷斯顿日志穿着体面的、不起眼的纽扣衬衫参加我们的视频通话。他的个人风格可能偏向于传统，但这位莱斯大学的机械工程师在这里向我介绍了他富有创意的新时装设计。他的团队制作了一件闪亮的黑色夹克，可以执行逻辑——无需电子设备。具体来说，只需按一下按钮，夹克就可以升高和降低自己的兜帽，它包含一个简单的 1 位存储器，用于存储兜帽的状态。或者，正如普雷斯顿所说，它是“基于纺织品的设备中的非电子耐用逻辑”。

这里需要强调一下这个设计的野性。连帽衫不含 Arduino 或任何半导体芯片。它没有电池。Preston 和他的团队裁剪了商业尼龙塔夫绸面料，并将它们粘合在一起，形成了大约一半名片大小的充气袋。他们用小软管连接小袋，将它们嵌入夹克中。按下夹克上的按钮可以控制空气从一罐二氧化碳中流过袋子。袋子折叠和展开形成扭结，使引擎盖中的安全气囊膨胀或放气，使其上升和下降。

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乍一看，这件夹克更像是自行车轮胎而不是电脑。普雷斯顿说：但是你可以把夹克上的充气袋想象成电子晶体管。在电子电路中，晶体管根据电路中的电压控制电子或电流的流动。，他说：“我们只是用压力代替电压，我们用流体的流动代替电流，在这种情况下是空气”。

例如，该团队创建了一个基于空气的非门。在电子电路中，非门接收一些输入（例如 1，对应于高电压）并将其更改为 0 或低电压。在连帽衫的情况下，进入小袋的空气可能处于高压状态，而小袋可以将其转换为低压，反之亦然。该技术起源于冷战防御应用，当时工程师设计了基于空中的逻辑设备，因为对手无法使用电磁脉冲干扰它们。

威斯康星大学麦迪逊分校的机械工程师 Michael Wehner（未参与这项工作）说：“我真的很高兴看到人们从根本上超越了可穿戴设备的前沿。” 该团队对织物和空气逻辑（也称为气动逻辑）的使用特别新颖。Wehner 说，可穿戴设备，如Fitbit和Apple Watch，通常是“对传统设备的适度改造”。

这件夹克属于“软机器人”类别，它们是由橡胶、硅胶或织物等柔性材料制成的自动化可编程机器。近年来，研究人员开始设计可以与人类一起工作的软体机器人。它们的移动精度通常低于硬金属同类产品，但触感更柔和。Wehner 说：“如果你正在工作并且一个 [硬] 机器人撞到你，那么幸运的话你会去医院。如果一个软体机器人——这个大安全气囊——撞到你，每个人都会笑，玩得很开心。”

换句话说，软体机器人应该更容易、更安全地融入到人类的日常活动中。因为 Preston 的逻辑元件是由织物制成的，所以智能外套感觉更像是一件普通的外套，而不是一件装满电子设备或其他硬元件的外套。亚利桑那州立大学的机械工程师张文龙说：“人类很容易适应它，不会觉得自己穿的东西很奇怪。”他没有参与这项工作。

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此外，织物计算机比基于半导体的计算机更具弹性。为了测试这件夹克的耐用性，该团队将一个由几个织物袋制成的部件放在一个网袋中，并用洗衣机洗涤 20 次。他们还用一辆 2002 年丰田 Tacoma 皮卡对其进行了测试——Preston 说：“你可能认为一件传统服装在其生命周期中会遇到一些极端情况”。小袋仍然有效。想象一下对 Apple Watch 这样做。

虽然这件夹克在很大程度上展示了基于服装的逻辑的可行性，但该团队还设想它可以帮助难以抬起或放下兜帽的残疾人。除了夹克，他们还制作了一件衬衫，可以帮助人们在肩关节处抬起手臂。这件衬衫的躯干上有气囊，可以在手臂下方抽出手风琴般的风箱。普雷斯顿说：“在美国，多达四分之一的人表示举起 10 磅重的物体有些困难”。

为了制作夹克原型，该团队购买了 100 米长的尼龙材料。 Preston 团队成员之一、斯坦福大学的材料科学家 Vanessa Sanchez 表示，这看似大量的织物，但供应商通常更愿意一次至少销售一公里。他们不习惯学术界的微薄需求。 “通常，人们会说，‘哦，你的数量太少了，’”桑切斯说。 “这是一个实际的挑战。我们可能会得到一些非常有效的东西，但我们只能每隔几个月才能得到一个样本。我 [不得不] 然后给他们打电话五次并乞求。”

但该团队希望以后能扩大规模。普雷斯顿说，他们正处于组建一家公司的早期阶段，以便为消费者提供这项技术。他们还想在临床试验中测试这些服装的安全性，以便人们可以在医疗环境中使用它们。

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到目前为止，夹克可以执行的逻辑很简单。但 Preston 的团队设计了这些组件，以便未来的设备可以按顺序组合它们以执行更复杂的计算任务。例如，未来的夹克可能包含一个温度传感器，而服装可以将该传感器测量值整合到其动作中。普雷斯顿说：“我们可以模拟电子计算机的任何功能。当然，这样做可能需要更长的时间，但在物理上是可行的。”

Preston 说，现有的夹克每秒可以执行一个逻辑操作，而家用电脑通常每秒执行超过十亿次操作。实际上，这意味着夹克只能执行短命令序列。由于逻辑的速度以及其他一些工程挑战，张说他认为这些基于纺织品的机器人需要五到十年的时间才能达到商业成熟。

未来，普雷斯顿的团队计划取消不切实际的二氧化碳罐。 （你必须像装 SodaStream 一样重新装满它。）相反，他的团队只想使用环境空气来为夹克充气。作为一个单独的项目，该团队已经为鞋子开发了一种泡沫鞋垫，当穿着者迈出一步时，它会将周围的空气泵入腰部周围的气囊中。他们计划将类似的设计整合到夹克中。

Preston 还设想了能够感知和响应穿着者需求的服装。例如，未来服装上的传感器可以检测到穿着者何时开始抬起手臂并充气，而无需按下任何按钮。他说： “基于来自环境和当前状态的一些刺激，逻辑系统可以让可穿戴机器人选择做什么”。我们将等待这种时尚潮流爆发。

附：这种夹克属于软体机器人类别，与硬体机器人相比，软体机器人更易于融入人类的日常活动中。这种技术的创新之处在于使用了织物和空气逻辑，而不是传统的电子设备。这种基于空气的技术起源于冷战时期的防御应用，因为对手无法使用电磁脉冲干扰它们。