Forscher der University of Chicago Pritzker School of Molecular Engineering haben einen revolutionären, dehnbaren Computerpatch entwickelt, der künstliche Intelligenz direkt auf der Haut oder dem Körper ausführt. Im Gegensatz zu heutigen Wearables, wie Smartwatches, die Daten nur erfassen und erst über eine Drahtlosverbindung zur Analyse an externe Server senden, verarbeitet dieses neue Gerät Informationen in Millisekunden lokal am Körper. Diese sofortige Reaktion ist lebenswichtig, da bei kritischen Ereignissen wie einer ventrikulären Fibrillation Verzögerungen in der Kommunikation tödlich sein können. Die Entwicklung, die in Zusammenarbeit mit dem Argonne National Laboratory erfolgte und in der Zeitschrift Nature Electronics veröffentlicht wurde, basiert auf einer neuen Fertigungsmethode für organische elektrochemische Transistoren. Diese können auf flexible Oberflächen gedruckt werden und verhalten sich ähnlich wie neuronale Verbindungen im Gehirn. Durch die Bewegung von Ionen in einer gelartigen Elektrolytschicht speichern die Transistoren Informationen, was es ermöglicht, komplexe neuromorphe Rechenstrukturen aufzubauen. Ein großes technisches Hindernis bestand darin, diese empfindlichen Materialien mit herkömmlichen Mikroelektronik-Verfahren zu verarbeiten, ohne sie durch Hitze oder Chemikalien zu beschädigen oder Kurzschlüsse zu verursachen. Das Team entwickelte einen speziellen Polymergel, der durch Bestrahlung mit UV-Licht härtet und präzise Strukturen erlaubt. Damit lassen sich 10.000 Transistoren pro Quadratzentimeter herstellen. Um die Leistungsfähigkeit zu beweisen, testete das Team den Patch mit Algorithmen zur Behandlung gefährlicher Herzrhythmusstörungen. Da sich elektrische Wellen im Herzen extrem schnell bewegen, muss die Analyse in Millisekunden abgeschlossen sein, was bei externer Datenübertragung unmöglich ist. Mit dem vor Ort verarbeitenden Patch konnte das System Herzwellenpositionen mit einer Genauigkeit von 99,6 Prozent lokalisieren, selbst wenn der Patch auf mehr als dem 150-fachen seiner Normalgröße gedehnt wurde. In einem weiteren Test analysierte ein im Patch eingebettetes neuronales Netzwerk verschiedene Gesundheitsdaten wie Cholesterinwerte, Blutzucker und EKG-Aufzeichnungen, um das Herzinfarktrisiko einzuschätzen, wobei eine Genauigkeit von 83,5 Prozent erzielt wurde. Professor Sihong Wang betont, dass das Ziel darin besteht, tragbare und implantierbare Geräte intelligenter zu machen, um dem Patienten einen persönlichen, sofort verfügbaren Arzt in sein Gerät zu integrieren. Das Projekt markiert einen Paradigmenwechsel, weg von der reinen Datensammlung und hin zur unmittelbaren Sinnentnahme direkt am Ort des Geschehens. Das Forschungsteam arbeitet nun an der Integration weiterer Komponenten wie drahtloser Kommunikation und verbesserter Sensoren, um eine vollständig vernetzte Gesundheitsplattform zu schaffen, die Daten erfasst, analysiert und reagiert, ohne auf externe Infrastruktur angewiesen zu sein.