智能家居功能實現語音控制的中國 AI 紡織技術

來自中國蘇州大學的研究人員開發了一種名為 A-Textile 的紡織面料,使衣物能夠轉變為隨時可用的人工智能助手。這種面料利用人工智能技術來識別語音命令,通過放大語音產生的靜電電荷來實現。科學家們一直試圖設計能夠感知、通訊和與周圍環境互動的面料。然而,大多數電子面料依賴於剛性傳感器或笨重的麥克風,這些設備無法與柔軟、靈活的服裝相融合。A-Textile 則解決了這一問題,將面料變成一個不需要電池的麥克風,能夠通過微小的電荷聽取語音。

A-Textile 的工作原理基於一種被稱為摩擦電效應的現象。當面料的某些部分輕微移動時,會產生微小的靜電電荷。這些電荷隨後被轉換為電信號,以識別人類的語音。為了設計這種面料,研究人員將硅橡膠層與 SnS₂ 納米花混合,這樣可以提高電荷捕獲效率,並且加入了碳化棉層來儲存這些電荷。這些層的組合使得該面料足夠敏感,可以檢測到如耳語般微弱的振動,並能夠產生高達 21 伏的輸出電壓,靈敏度達到每帕斯卡 1.2 伏。由於 A-Textile 具有柔韌性且可清洗,因此可以縫製到襯衫、外套和制服中,使日常服裝變成強大的人工智能助手。

研究人員還開發了一個深度學習模型來理解面料捕獲的不同語音命令。面料首先檢測聲音,然後將其轉換為電信號,隨後發送到計算機或手機。人工智能會根據命令進行互動並執行相應的任務。測試結果顯示,這一系統在嘈雜環境中也能實現 97.5% 的命令識別準確率,並能夠直接與 ChatGPT 互動,使用者只需對著衣物說出複雜的問題,如「今天的天氣怎麼樣?」或「解釋一下什麼是元宇宙」,便能得到即時回應。此外,研究人員還展示了其實際應用的潛力,通過語音命令控制智能家居設備,例如開關空調和燈具,並與 Google 地圖進行導航,甚至請 ChatGPT 提供雞尾酒食譜和旅行行程。

A-Textile 並不是首個將服裝與聲學人工智能系統融合的嘗試。早期的嘗試,如麻省理工學院於 2022 年的聲學面料以及王某於 2019 年的壓電複合材料,雖然能檢測聲音,但需要剛性結構,且信號較弱,使得實時語音識別變得不切實際。而 A-Textile 由於 SnS₂ 納米花的幫助,實現了更高的靈敏度,能夠捕獲靜電電荷,從而實現清晰的無接觸語音檢測,並與柔軟且可清洗的衣物無縫集成。

這一突破融合了材料科學、人工智能和可穿戴技術,將有助於改善人機互動。語音人工智能服裝未來可能在危險環境中幫助工人,並幫助殘疾人士無需手機或耳機即可操作設備。A-Textile 不僅僅是一種智能面料,它代表著邁向未來的一步,未來的衣物將成為智能夥伴,能夠傾聽、學習,並幫助使用者僅靠語音與數字世界相連。這項研究於 2025 年 10 月 8 日發表在《科學進展》期刊上。


Henderson
Henderson 主要擔任「炒稿記者」的職責,以翻譯最新科技,手機 電動車等消息為每天的工作。