La interacción entre máquinas y humanos es fundamental para el desarrollo de las nuevas tecnologías del metaverso, que están diseñadas para aumentar la experiencia humana a través de la computación en la nube y la realidad extendida (XR). El grafeno, un material de carbono bidimensional, se ha convertido en un candidato ideal para la tecnología de sensores portátiles, allanando el camino para una nueva era de interacción perfecta entre hombre y máquina (HMI).
Un equipo de científicos de materiales dirigido por Tian-Ling Ren de la Universidad Tsinghua en Beijing, China, describió recientemente el estado de la tecnología de sensores HMI basados en grafeno para avanzar en la investigación en este campo. Las tecnologías de sensores avanzadas que son flexibles, livianas y se pueden usar continuamente son ideales para HMI y tienen aplicaciones potenciales tanto en el mundo virtual inmersivo del metaverso como en las tecnologías portátiles de atención médica.
La investigación actual tiene como objetivo crear sensores capaces de interconectar casi todas las partes del cuerpo que se pueden medir, incluidos el cerebro, los ojos y la boca. Estas mediciones se pueden utilizar luego para caracterizar la información corporal mediante una máquina de interfaz.
El equipo publicó su revisión en Carbon Future .
"En esta revisión, presentamos una descripción general de algunos de los esfuerzos de nuestro equipo de investigación para crear sensores basados en grafeno para interfaces hombre-máquina. Estos sensores, diseñados para su uso en varias partes del cuerpo humano, se presentan centrándose en su objetivo. señales, diseño, proceso de fabricación y características de rendimiento. Además, profundizamos en posibles desarrollos futuros para sensores basados en grafeno, incluida la multimodalidad, la comodidad mejorada y la inteligencia", dijo el profesor Tian-Ling Ren, autor principal del artículo de revisión. en la Escuela de Circuitos Integrados y vicedecano de la Escuela de Ciencia y Tecnología de la Información de la Universidad de Tsinghua.
El Dr. Ren también es profesor académico del río Yangtze del Ministerio de Educación de China y subdirector del Centro de Tecnología de Sensores de Salud y Medio Ambiente de la Universidad de Tsinghua.
El grafeno está formado por una sola capa de átomos de carbono dispuestos como una red hexagonal. Las propiedades únicas del grafeno, que incluyen una impresionante conductividad, baja reactividad química, flexibilidad y peso ligero, hacen del material un candidato ideal para el desarrollo de sensores con interfaz hombre-máquina.
El equipo de investigación describe los avances realizados en sensores basados en grafeno diseñados para medir una variedad de señales diferentes del cuerpo. "Muchas partes del cuerpo humano, desde la cabeza hasta los pies, tienen el potencial de convertirse en interfaces hombre-máquina. El cerebro, los ojos, los oídos, la nariz, la boca, la garganta, las yemas de los dedos, la piel, las articulaciones y los pies pueden usarse como Interfaces HMI basadas en electroencefalograma (EEG), electromiografía (EMG), electrooculograma (EOG), movimiento ocular, luz, respiración, voz, tacto, temperatura, movimiento, marcha y otra información fisiológica", dijo Tian-Ling Ren.
Los humanos también pueden beneficiarse de los resultados generados por las máquinas, y el desarrollo de sensores multimodales que puedan alternar entre la medición de señales, como la percepción del sonido, y la salida de señales, como la generación de sonido, será particularmente útil para las HMI. El equipo de Ren demostró la producción de sonido con grafeno en un estudio anterior.
Tian-Ling Ren dijo:"Con la ayuda del aprendizaje automático, esta interfaz puede lograr reconocimiento de voz, análisis de emociones, procesamiento de contenido y más, lo que la hace ideal para la comunicación robótica inteligente".
Uno de los desafíos del desarrollo de sensores basados en grafeno es lograr un rango de medición lo suficientemente grande como para detectar sentidos muy dinámicos, como el sentido del tacto. Para abordar este problema, se han desarrollado sensores de presión de grafeno con un amplio rango de sensibilidad utilizando películas de grafeno grabadas con láser (LSG) apiladas libremente que aumentan su densidad al aumentar la presión. El aumento de la densidad de la película, a su vez, provoca un cambio en la resistencia medida con un rango lo suficientemente grande como para lograr una alta sensibilidad.
El equipo de investigación espera que la revisión estimule el desarrollo de nuevos sensores basados en grafeno diseñados para facilitar HMI más naturales y mejorar la recopilación de datos en tiempo real y la respuesta en la atención médica. "Se espera que los sensores basados en grafeno para HMI sean más diversos y prácticos en los próximos años. En la misma parte del cuerpo, el ser humano y la máquina pueden interactuar con diferentes señales... de muchas maneras diferentes", dijo Tian-Ling Ren.
Más información: Tianrui Cui et al, Sensores basados en grafeno para la interacción hombre-máquina, Carbon Future (2023). DOI:10.26599/CF.2023.9200005
Proporcionado por Tsinghua University Press
