【成果介紹】
智能交互織物是未來紡織品發(fā)展的重要趨勢，是目前廣受產(chǎn)學(xué)界追捧的前沿科技領(lǐng)域之一。隨著新型智能織物的出現(xiàn)以及傳感器和人工智能技術(shù)的發(fā)展，智能交互織物領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了新的突破。新型智能交互織物將可穿戴織物與傳感器、人工智能等技術(shù)相結(jié)合，具有可穿戴、智能、靈活、自適應(yīng)的性能，能夠更好地滿足人們的需求。智能交互織物主要技術(shù)原理為利用柔性織物傳感器件實(shí)現(xiàn)對人體多種信號的采集，然后通過WiFi、藍(lán)牙等無線傳輸模式實(shí)現(xiàn)對信號數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸，再利用機(jī)器學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法實(shí)現(xiàn)對所采集數(shù)據(jù)的分類處理，最后將處理后的信號利用實(shí)時可視化界面進(jìn)行展示，從而實(shí)現(xiàn)更智能的人機(jī)交互。與傳統(tǒng)織物相比，新型智能交互織物采用新一代智能纖維制成，并嵌入了多樣化的微傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了將可穿戴織物與傳感器、人工智能等計算機(jī)技術(shù)完美融合。具有可穿戴、智能、靈活、適應(yīng)性強(qiáng)等特性，能夠更好地滿足社會需求，更容易被用戶接受。智能織物的出現(xiàn)，標(biāo)志著傳統(tǒng)紡織業(yè)與電子技術(shù)、制造技術(shù)、傳感器技術(shù)、人工智能技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等新興科技的進(jìn)一步融合。
【痛點(diǎn)問題】
（1）現(xiàn)有傳感器件可穿戴性能差；
（2）現(xiàn)有技術(shù)存在功能性與舒適性或時尚性之間的矛盾；
（3）現(xiàn)有技術(shù)難以保證傳感器件功能穩(wěn)定性；
（4）現(xiàn)有技術(shù)傳感功能單一、交互能力不足，適用范圍窄。
【技術(shù)優(yōu)勢】
功能性與可穿戴性的完美融合。新型智能織物采用新一代智能纖維制成，并嵌入了多樣化的微傳感器技術(shù)。只要有布料需求的器件，就可以用智能織物制成。智能織物將可穿戴織物與傳感器、人工智能等計算機(jī)技術(shù)完美融合，具有可穿戴、智能、靈活、適應(yīng)性強(qiáng)等獨(dú)特特性，能夠更好地滿足社會需求，為用戶打造高舒適度、高體驗(yàn)感的智能可穿戴交互物品。
功能多樣化。除了使人們的生活獲得更便捷更智能化的體驗(yàn)外，還可以為人們的健康和安全做出貢獻(xiàn)。研發(fā)具有生理狀態(tài)監(jiān)測及顯示、動態(tài)動作感知等具備無線信號發(fā)送功能的智能交互紡織品，基于深度學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)實(shí)時獲取人體的重要生理指標(biāo)及行為表現(xiàn)，從而對健康狀況做出更準(zhǔn)確地判斷。研發(fā)具有定位、軌跡跟蹤、壓力監(jiān)測等功能的智能交互紡織品，可以實(shí)時獲取人體行為動作數(shù)據(jù)，從而利用多模態(tài)時空數(shù)據(jù)對人體進(jìn)行建模，實(shí)現(xiàn)對人體行為動作的實(shí)時監(jiān)測，極大的保護(hù)了人身安全。
交互體驗(yàn)感好。智能交互織物中的密集通道可實(shí)現(xiàn)對覆蓋區(qū)域內(nèi)電信號的無縫采集，通過WiFi、藍(lán)牙等無線傳輸方式發(fā)送到高性能服務(wù)器的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，對信號進(jìn)行實(shí)時的處理操作。首先，利用對數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波以及去除異常值等預(yù)處理，保證分析數(shù)據(jù)的純凈度。其次，采用線性分析和頻域分析法進(jìn)一步提取信號的高維特征。最后，基于時頻聯(lián)合分析的結(jié)果，得到信號的細(xì)粒度信息后進(jìn)行頻譜分析，利用機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)等方法對信號執(zhí)行動作分類任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)對人體不同行為動作的識別。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對人體動作的識別準(zhǔn)確率可以達(dá)到90%，能夠突破聲音和圖像的限制有效認(rèn)知人體的行為表現(xiàn)，對推進(jìn)智能感知織物的大規(guī)模部署具有重要意義。
【應(yīng)用場景】
【應(yīng)用實(shí)例】
交互核心：智能交互織物+實(shí)時信號采集+數(shù)據(jù)處理+可視化界面展示
圖1 智能交互織物—鋼琴彈奏
圖2 智能交互織物—動作軌跡識別
圖3 智能交互織物—音樂播放
圖4 智能交互織物—壓力感知圖譜
【市場前景】
（1）隨著人類生活水平的提高，智能可穿戴產(chǎn)品的需求與要求正不斷上升，人類期望人機(jī)交互能夠?qū)崿F(xiàn)更為自然、更多模式的交互方式，并拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域，使其能夠更好地服務(wù)于人類生活。
（2）基于智能可穿戴技術(shù)這樣一個數(shù)百億美元的新產(chǎn)業(yè)，此后其營收規(guī)模與出貨量必將逐年穩(wěn)步增長。
（3）智能交互織物的出現(xiàn)，極大地促進(jìn)了傳統(tǒng)紡織業(yè)與電子技術(shù)、制造技術(shù)、傳感器技術(shù)、人工智能技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等新興科技的進(jìn)一步融合。
【知識產(chǎn)權(quán)】
該成果包括多項(xiàng)已授權(quán)專利及多項(xiàng)申請中專利，下表為部分展示：
【合作方式】
技術(shù)服務(wù)、技術(shù)轉(zhuǎn)讓、技術(shù)許可、技術(shù)入股、面談
【專家介紹】
陶光明，華中科技大學(xué)武漢光電國家研究中心和材料科學(xué)與工程學(xué)院雙聘教授、博士生導(dǎo)師、華中學(xué)者特聘崗教授、人機(jī)智能交互聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室主任。致力于研究多材料特種光纖、柔性微創(chuàng)激光手術(shù)刀技術(shù)、智能織物式柔性可穿戴器件以及纖維態(tài)軟體機(jī)器人等先進(jìn)功能纖維領(lǐng)域的跨學(xué)科研究工作，先后在Nature等國際學(xué)術(shù)雜志發(fā)表論文近60篇，擁有已授權(quán)國際/國內(nèi)發(fā)明專利16項(xiàng)、申請國家發(fā)明專利近60項(xiàng)（其中專利許可轉(zhuǎn)讓近10項(xiàng)）。多次組織MRS等國際頂尖會議的相關(guān)分論壇并擔(dān)任主席，獲得過包括美國光學(xué)學(xué)會、國際光學(xué)工程學(xué)會、美國陶瓷學(xué)會等學(xué)會的學(xué)術(shù)獎勵，以及“2013年度國家優(yōu)秀自費(fèi)留學(xué)生獎學(xué)金之特別優(yōu)秀獎”(該年度全球僅6名中國留學(xué)生獲“特別優(yōu)秀獎”)、中國科協(xié)發(fā)布的2018年“創(chuàng)世技”顛覆性創(chuàng)新榜50強(qiáng)等，所提議“紅外傳感技術(shù)”項(xiàng)目入選中國科協(xié)“2019年重大科學(xué)問題和重大工程技術(shù)難題”。作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人承擔(dān)國家自然科學(xué)基金委面上項(xiàng)目、湖北省重點(diǎn)研發(fā)計劃項(xiàng)目、裝發(fā)、JW科技委等基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)等各類競爭性科研項(xiàng)目多項(xiàng)。為國家自然科學(xué)基金委面上項(xiàng)目、之江實(shí)驗(yàn)室重大科研項(xiàng)目和陳嘉庚青年科學(xué)獎等科技項(xiàng)目擔(dān)任評審專家、兼任中國材料研究學(xué)會纖維材料改性與復(fù)合技術(shù)分會理事會副主任、中國紡織科學(xué)研究院智能織物工作室主任、中國光學(xué)學(xué)會紅外與光電器件專業(yè)委員會委員、中國紅外醫(yī)學(xué)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟獨(dú)立委員、湖北省硅酸鹽學(xué)會理事、《激光與光電子學(xué)進(jìn)展》期刊第九屆編委成員、Advanced Fiber Materials期刊副主編等。
陳敏，華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院教授，博導(dǎo)，美國電氣電子工程師學(xué)會院士(IEEE Fellow)，全球高被引學(xué)者。嵌入與普適計算實(shí)驗(yàn)室主任，計算機(jī)學(xué)院數(shù)據(jù)工程所所長。23歲博士畢業(yè)后在國立漢城大學(xué)及加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)從事博士后研究，2009年至2012年任韓國首爾大學(xué)助理教授。長期從事認(rèn)知計算、數(shù)據(jù)驅(qū)動的計算與通信、無線緩存、深度學(xué)習(xí)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析、5G網(wǎng)絡(luò)、醫(yī)療AI等研究。發(fā)表論文Google Scholar 中引用總次數(shù)超過28,690次，單篇論文引用超過3320次，H-index = 83。2017 年榮獲IEEE 通信協(xié)會Fred W. Ellersick Prize，該獎設(shè)立25年以來首次頒給中國團(tuán)隊。2019年榮獲IEEE車載技術(shù)協(xié)會Jack Neubauer Memorial Award獎。從2014年至2018 年入選愛思唯爾計算機(jī)類高被引學(xué)者。2018年、2019年及2020年入選科睿維安計算機(jī)類全球高被引學(xué)者（Highly Cited Researchers，HCR）。獲IEEE ICC 2012及IEEE IWCMC 2016 等國際大會最佳論文獎。32篇論文被列為ESI高被引論文，12篇論文被列為ESI熱點(diǎn)論文。共出版了300 余篇論文，12本學(xué)術(shù)專著或教材，其中第一作者8本。曾任IEEE CIT 2012、第九屆Tridentcom、第八屆Mobimedia等國際大會副總主席。曾任IEEE ICC 2012 通信理論程序委員會主席及IEEE ICC 2013 無線網(wǎng)絡(luò)程序委員會主席等。2014 年入選IEEE 計算機(jī)協(xié)會大數(shù)據(jù)技術(shù)委員會主席。擔(dān)任MDPI Big Data and Cognitive Computing 國際ESCI (Emerging Sources Citation Index) 期刊創(chuàng)刊主編。擔(dān)任IEEE Trans. Green Communications and Networking 的編輯， IEEE Network 的技術(shù)編輯，IEEE Journal on Selected Areas 期刊軟件定義網(wǎng)絡(luò)通信系列的編輯。2012 年以來承擔(dān)相關(guān)國家級省部級項(xiàng)目8 項(xiàng)，獲國家發(fā)明專利以及軟件著作權(quán)10 項(xiàng)。
【聯(lián)系方式】
有成果推介需求的華科老師或有技術(shù)需求的企業(yè)請聯(lián)系：
李老師 027-87557790 027-87559760；
zhuanli_lizhi@hust.edu.cn
