পোশাকের হাতায় ধোয়াযোগ্য টাচস্ক্রিন বুনেছেন সিঙ্গাপুরের গবেষকেরা

৫,১৮৪ পিক্সেল ও স্পর্শনিয়ন্ত্রণসহ একটি হাতা

সিঙ্গাপুরের ন্যাশনাল ইউনিভার্সিটির (এনইউএস) গবেষকেরা একটি পোশাকের হাতায় ৫৪টি ইলেকট্রনিক তন্তু বুনেছেন। এতে তৈরি হয়েছে রঙিন টাচস্ক্রিন, যা ভিডিও চালাতে, ক্যালকুলেটর ব্যবহার করতে এবং শরীরের তাপমাত্রা দেখাতে পারে। প্রতিটি তন্তুতে রয়েছে ৯৬টি ক্ষুদ্র আলো-নির্গতকারী ডায়োড (এলইডি)। ফলে কাপড়ের পর্দাটিতে মোট পিক্সেল ৫,১৮৪টি। একটি সেন্সর স্তরের কারণে আঙুল দিয়ে চাপ দিলে এটি সাড়া দেয়।

প্রোটোটাইপটিতে ১৬৮ মিলিমিটার বাই ১০৫ মিলিমিটার মাপের পর্দার সঙ্গে মাইক্রোফোন, স্পিকার ও সেন্সর যুক্ত করা হয়েছে। বিশ্ববিদ্যালয়ের তথ্য অনুযায়ী, ডিটারজেন্ট দিয়ে মেশিনে ৫০ বার ধোয়ার পর এবং মাত্র ৫ মিলিমিটার ব্যাসার্ধে ১,০০০ বার বাঁকানোর পরও এর আলো ও স্পর্শে সাড়া দেওয়ার ক্ষমতা প্রায় অপরিবর্তিত ছিল।

এনইউএসের দাবি, পোশাকের মধ্যে তৈরি এটিই বিশ্বের প্রথম টাচস্ক্রিন। বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষণা ঘোষণায় বলা হয়েছে, দলটি ২০২৬ সালের ২১ অক্টোবর নেচার সাময়িকীতে তাদের গবেষণার ফল প্রকাশ করেছে। এনইউএসের কলেজ অব ডিজাইন অ্যান্ড ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের ম্যাটেরিয়ালস সায়েন্স অ্যান্ড ইঞ্জিনিয়ারিং বিভাগের সহকারী অধ্যাপক তুরাল খুদিয়েভ এ গবেষণার নেতৃত্ব দেন।

সুতার ভেতরেই ইলেকট্রনিক উপাদান

হাতার পর্দাটি তৈরি হয়েছে এমন তন্তু দিয়ে, যাতে আলো-উৎপাদনকারী উপাদান ও স্পর্শ-সেন্সর—দুটিই রয়েছে। প্রতিটি বহুস্তরবিশিষ্ট সুতার পুরুত্ব প্রায় ১ মিলিমিটার। গবেষকেরা ১০ মিটার লম্বা সুতা তৈরির কথাও জানিয়েছেন। ৫৪ সংখ্যাটি হাতায় ব্যবহৃত পিক্সেল-তন্তুর সংখ্যা বোঝায়, তন্তুর পুরুত্ব নয়।

খুদিয়েভ বলেন, গ্রাফিক্যাল ইউজার ইন্টারফেসের—অর্থাৎ কোনো যন্ত্রের সঙ্গে যোগাযোগে মানুষ যে দৃশ্যমান নিয়ন্ত্রণব্যবস্থা ব্যবহার করে—মৌলিক উপাদানগুলো তন্তুর আকারে তৈরি করতে পারার ওপর এ অগ্রগতি নির্ভর করেছে। সরু সুতার গায়ে বিপুলসংখ্যক ইলেকট্রনিক উপাদান কীভাবে যুক্ত করা হয়েছে, তা ব্যাখ্যা করে তিনি বলেন:

আমরা একটি নতুন আন্তঃসংযোগ স্থাপত্যের মাধ্যমে এই সীমাবদ্ধতা কাটিয়ে উঠেছি। এর সাহায্যে একটি তন্তুর বরাবর হাজার হাজার মাইক্রোইলেকট্রনিক যন্ত্র সংযুক্ত ও আন্তঃসংযুক্ত করা যায়।

ফলে পর্দা ও এর নিয়ন্ত্রণব্যবস্থা পোশাকের উপাদানের মধ্যেই যুক্ত হয়েছে। পরিধানকারী তথ্য দেখতে পারেন এবং একই কাপড়ের পৃষ্ঠে চাপ দিয়ে তার সঙ্গে যোগাযোগ করতে পারেন।

একটি তন্তুতে হাজার হাজার চিপ যেভাবে বসে

গবেষকেরা প্রথমে ক্ষুদ্র, নিরোধকযুক্ত তারের বরাবর বৈদ্যুতিক সংযোগ তৈরির একটি প্রোগ্রামযোগ্য পদ্ধতি উদ্ভাবন করেন। লেজারের সাহায্যে নির্দিষ্ট কিছু স্থানে তারের নিরোধক স্তর সরিয়ে সেখানে পৃথক মাইক্রোচিপ যুক্ত করার ব্যবস্থা করা হয়।

এরপর গলিত সোল্ডার—ইলেকট্রনিক উপাদান জোড়ার কাজে ব্যবহৃত একধরনের ধাতু—উন্মুক্ত স্থানগুলোতে পৌঁছে দেওয়া হয়। তরল সোল্ডার কীভাবে পৃষ্ঠে ছড়াবে তা নিয়ন্ত্রণ করে দলটি নির্দিষ্ট স্থানেই সেটিকে জুড়ে দেয়। এ পদ্ধতিতে ২০ হাজারের বেশি বৈদ্যুতিক সংযোগের মাধ্যমে ৫,০০০টিরও বেশি চিপ যুক্ত করা হয়েছে।

এরপর তাপীয় টান-প্রক্রিয়ায় ডিজিটাল এলইডি-যুক্ত ফিতাটিকে বহুস্তরবিশিষ্ট তন্তুর মধ্যে বসানো হয়। এতে এমন একটি সুতা তৈরি হয়, যার দৈর্ঘ্য বরাবর আলো দেখানো ও স্পর্শ শনাক্ত করার জন্য আলাদা স্তর পাশাপাশি সাজানো থাকে।

এলইডির নিচে রয়েছে স্পর্শ শনাক্তকারী স্তর। তন্তুতে চাপ দিলে একটি বৈদ্যুতিক বর্তনী সম্পূর্ণ হয় এবং উৎপন্ন সংকেত থেকে আঙুলের স্পর্শের স্থান শনাক্ত করা যায়। এরপর সিস্টেমটি সবচেয়ে কাছের পিক্সেলটি জ্বালাতে পারে। সহজ করে বললে, সুতা একই সঙ্গে কিছু দেখায় এবং কেউ চাপ দিলে তা শনাক্ত করে।

পর্দায় যা দেখানো যায়

হাতার পর্দার রেজল্যুশন ৯৬ বাই ৫৪ পিক্সেল এবং এটি প্রতি সেকেন্ডে ৩০ বার হালনাগাদ হয়। পিক্সেল হলো ছবির ক্ষুদ্র বিন্দুগুলোর একটি; আর রিফ্রেশ রেট বোঝায় পর্দা কত ঘন ঘন হালনাগাদ হয়। এনইউএস জানিয়েছে, এতে ৮-বিট রঙের গভীরতা রয়েছে। রঙের তথ্য কীভাবে উপস্থাপন করা হয়, তা এই মান দিয়ে বোঝানো হয়।

প্রোটোটাইপটি ছবি দেখাতে এবং প্রতি সেকেন্ডে ৩০ ফ্রেমে ভিডিও চালাতে পারে। ভিডিওর সঙ্গে সমন্বিত অডিও থাকলে চালাতে পারে প্রতি সেকেন্ডে ২৫ ফ্রেমে। ব্লুটুথের মাধ্যমে ছবিও গ্রহণ করতে পারে, ফলে অন্য যন্ত্র থেকে তারবিহীনভাবে পোশাকে দৃশ্যমান কনটেন্ট পাঠানো যায়।

আধুনিক স্মার্টফোনের তুলনায় এতে পিক্সেল অনেক কম, তাই ছবি, লেখা ও ভিডিওতে বিস্তারিত তথ্য সীমিত থাকে। আপাতত এর মূল সাফল্য হলো, একটি কাপড়ে নমনীয়তা বজায় রেখে রঙিন পর্দা ও স্পর্শনিয়ন্ত্রণ একসঙ্গে রাখা সম্ভব—তা দেখানো।

৫৪টি পর্দা-তন্তুর প্রতিটির জন্য রয়েছে আলাদা নিয়ন্ত্রণ চ্যানেল। কোনো একটি লাইনে ত্রুটি দেখা দিলে পাশের লাইনগুলো কাজ চালিয়ে যেতে পারে। সিস্টেমটি একই সময়ে একাধিক স্পর্শও শনাক্ত করে। ফলে একবারে কেবল একটি চাপ শনাক্ত করতে পারে এমন কাপড়ের নিয়ন্ত্রণব্যবস্থার তুলনায় এটি বেশি নমনীয়।

ক্যালকুলেটর, কম্পাস ও কণ্ঠনির্দেশ

অতিরিক্ত ইলেকট্রনিক তন্তু হাতাটিকে ছবি দেখানোর বাইরেও নানা কাজের উপযোগী করেছে। এগুলোতে রয়েছে মাইক্রোফোন, স্পিকার এবং নড়াচড়া, চৌম্বকীয় উত্তর দিক, তাপমাত্রা ও চারপাশের আলোর উজ্জ্বলতা শনাক্তকারী সেন্সর।

এই উপাদানগুলো একসঙ্গে প্রোটোটাইপটিকে ক্যালকুলেটর চালাতে, ছবির গ্যালারি দেখাতে, কম্পাস হিসেবে কাজ করতে এবং কণ্ঠনির্দেশে সাড়া দিতে সক্ষম করে। নড়াচড়া ও আলো শনাক্ত করার ব্যবস্থায় পর্দা স্বয়ংক্রিয়ভাবে ঘোরানো এবং উজ্জ্বলতা সমন্বয় করাও সম্ভব।

সুতার মধ্যে ছড়িয়ে থাকা এসব কাজের ধরন প্রাথমিক যুগের কিছু স্মার্টফোনের ফিচারের মতো, তবে এখানে সেগুলো কোনো শক্ত প্যানেলে কেন্দ্রীভূত নয়। পরিধানকারীর জন্য এর অর্থ হতে পারে, হাতার ওপরেই দিকনির্দেশ দেখা, পাওয়া ছবি খোলা বা সাধারণ কোনো নিয়ন্ত্রণ ব্যবহার করা।

তাপমাত্রা শনাক্ত করার সুবিধা হাতার পর্দার বাইরেও কাজে লাগে। তাপমাত্রা সেন্সরযুক্ত তন্তুটি বগলের নিচে রাখলে পোশাকটি শরীরের তাপমাত্রা মেপে পর্দায় ফল দেখাতে পারে। অর্থাৎ সেন্সর ও পর্দা পোশাকের ভিন্ন ভিন্ন অংশে থেকেও একসঙ্গে কাজ করতে পারে।

ধোয়া ও বাঁকানোর পরীক্ষায় কী ঘটেছে?

পোশাকটি সাধারণ ওয়াশিং মেশিনে ডিটারজেন্ট দিয়ে ৫০ বার ধোয়া হয়েছে। এনইউএসের তথ্য অনুযায়ী, এরপরও এর আলো ও স্পর্শে সাড়া দেওয়ার ক্ষমতা প্রায় অপরিবর্তিত ছিল। এই দুটি পরিমাপ থেকে বোঝা যায়, পর্দা আলো দেখাতে এবং ব্যবহারকারীর স্পর্শ শনাক্ত করতে পারছে কি না।

গবেষকেরা কাপড়টিকে ৫ মিলিমিটার ব্যাসার্ধে ১,০০০ বার বাঁকিয়েও পরীক্ষা করেছেন। এতেও পর্দা ও স্পর্শের কার্যকারিতায় সামান্যই পরিবর্তন দেখা গেছে। বাঁকানোর সক্ষমতা গুরুত্বপূর্ণ, কারণ হাতা পরে থাকা অবস্থায় হাত বাড়ানো, ঘোরানো বা পোশাক ভাঁজ করার সময় বারবার নড়াচড়া করে।

এনইউএস জানিয়েছে, সম্পূর্ণ পর্দাটির বাতাস চলাচলের সক্ষমতা তুলা, পলিয়েস্টার ও ডেনিমের মতো। কাপড়ের ভেতর দিয়ে বাতাস ও আর্দ্রতা চলাচল করতে পারলে পোশাক পরতে আরামদায়ক হয়। তাই ইলেকট্রনিক উপাদানে ভরা কাপড়ও পরার উপযোগী থাকতে পারে।

বিশ্ববিদ্যালয়ের আরও দাবি, ত্বকের সংস্পর্শে এলে পর্দাটি প্রচলিত নিরাপত্তাসীমার মধ্যে থাকে। ধোয়া, বাঁকানো, বাতাস চলাচল এবং নিরাপত্তার এসব ফলাফল সাধারণ পোশাক ব্যবহারের বেশ কিছু বাস্তব চাহিদা পূরণ করে। পাশাপাশি ইলেকট্রনিক উপাদানগুলো সচল রাখার বিষয়টিও রয়েছে।

স্বাস্থ্যসেবায় কেন সম্ভাবনা

খুদিয়েভ বলেন, সেন্সর, পর্দা ও নিয়ন্ত্রণব্যবস্থা একত্র করা পোশাক স্বাস্থ্যসেবায় সম্ভাবনাময় ব্যবহার পেতে পারে। প্রোটোটাইপটিতে ইতিমধ্যেই শরীরের তাপমাত্রা মাপা এবং পোশাকের ওপরেই তা পরিধানকারীকে দেখানোর ব্যবস্থা রয়েছে।

তিনি আরও বিস্তৃত একটি সম্ভাবনার কথা বলেন: পোশাকটি শরীরের কার্যক্রম-সম্পর্কিত শারীরবৃত্তীয় তথ্য সংগ্রহ করবে এবং সেই তথ্য কাপড়ের মাধ্যমেই ব্যবহারকারীর কাছে পৌঁছে দেবে। তাঁর ভাষায়:

তন্তুভিত্তিক সেন্সরের মাধ্যমে একটি পোশাক নিয়মিত শারীরবৃত্তীয় তথ্য সংগ্রহ করতে পারে এবং পরিধানকারীকে পোশাকের মাধ্যমেই সেই তথ্য দেখতে ও তার সঙ্গে যোগাযোগ করতে দিতে পারে। কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তার (এআই) সঙ্গে যুক্ত হলে এটি ব্যক্তিকেন্দ্রিক স্বাস্থ্য পর্যবেক্ষণ, মতামত এবং সহায়তার সুযোগ তৈরি করতে পারে।

এর ব্যবহারিক সুবিধা হলো, তথ্য সংগ্রহ ও তা পাওয়ার ব্যবস্থা একসঙ্গে রয়েছে। পোশাকের অন্য কোনো অংশে থাকা সেন্সর পরিমাপ নিতে পারে, আর হাতা থেকে সেই তথ্য দেখা ও স্পর্শের মাধ্যমে পছন্দের তথ্য বেছে নেওয়া যায়।

নিয়মিত পর্যবেক্ষণ, ব্যক্তিকেন্দ্রিক সহায়তা ও স্বাস্থ্যসংক্রান্ত অন্যান্য সুবিধা এখনো ভবিষ্যৎ উন্নয়নের লক্ষ্য। এ পর্যন্ত বর্ণিত কাজের মূল বিষয় হলো, একই কাপড়ের প্ল্যাটফর্মে সেন্সর, পর্দা ও ব্যবহারকারীর সঙ্গে যোগাযোগের ব্যবস্থা একত্র করা যায়—এমন একটি প্রোটোটাইপ তৈরি।

আরও স্পষ্ট পর্দা ও প্রচলিত বস্ত্রযন্ত্র

এনইউএসের দলটি আরও বেশি রেজল্যুশন, আরও সমন্বিত সেন্সর এবং যন্ত্রের ভেতরেই চলতে পারে এমন কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা নিয়ে কাজ করার পরিকল্পনা করছে। তথ্য স্থানীয়ভাবে প্রক্রিয়াকরণ করলে কাপড়ের সিস্টেমটি নিজের ইলেকট্রনিক উপাদান ব্যবহার করে কিছু কাজ সম্পন্ন করতে পারবে।

বিশ্ববিদ্যালয়ের মতে, আরও ছোট মাইক্রোচিপ ও পাতলা তন্তু ব্যবহার করলে পর্দার আকার বাড়ানো এবং ছবি আরও স্পষ্ট করা সম্ভব। আলো-উৎপাদনকারী উপাদানগুলো কাছাকাছি বসালে পর্দায় সূক্ষ্মতর বিবরণ দেখানো যাবে, যা বর্তমান প্রোটোটাইপের অন্যতম প্রধান সীমাবদ্ধতা কাটাতে পারে।

তন্তুর বরাবর উপাদানগুলোর বিন্যাস উৎপাদনের ক্ষেত্রেও গুরুত্বপূর্ণ। এনইউএসের ভাষ্য, আরও পাতলা সংস্করণগুলো প্রচলিত শিল্পযন্ত্রে বোনা, জালের মতো তৈরি বা সূচিকর্ম করা যাবে। এতে ইলেকট্রনিক তন্তু প্রযুক্তির সঙ্গে পোশাক তৈরিতে ইতিমধ্যে ব্যবহৃত পদ্ধতিগুলোর সংযোগ ঘটবে।

দলটি স্বাস্থ্যসংকেত পর্যবেক্ষণ এবং স্পর্শের মাধ্যমে প্রতিক্রিয়া জানানোর সম্ভাব্য ব্যবহারও দেখছে। এতে পোশাকের ভূমিকা শুধু তথ্য দেখানোয় সীমাবদ্ধ থাকবে না; এটি পরিধানকারীর তথ্য শনাক্ত করে একাধিক উপায়ে যোগাযোগও করতে পারবে।

কার্যকর হাতা থেকে বাজারে বিক্রির পোশাক

গবেষকেরা একটি পোশাকেই বেশ কিছু সুবিধা একত্র করেছেন: রঙিন পর্দা, একাধিক স্পর্শ-নিয়ন্ত্রণ, তারবিহীনভাবে ছবি গ্রহণ, শব্দ এবং পরিবেশ শনাক্ত করার ব্যবস্থা। বারবার ধোয়া ও বাঁকানোর পরও হাতাটি কাজ করছে—এ তথ্য পরীক্ষার ফলকে বাস্তব ব্যবহারের সঙ্গে যুক্ত করেছে।

বাণিজ্যিকভাবে বাজারে ছাড়ার তারিখ বা দাম ঘোষণা করা হয়নি। এ পর্যন্ত জানানো পরবর্তী পদক্ষেপগুলোর লক্ষ্য ছবির সূক্ষ্মতা বাড়ানো এবং সেন্সর ও কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তাকে আরও ঘনিষ্ঠভাবে সমন্বিত করা। টাচস্ক্রিনযুক্ত পোশাক কবে দোকানে আসবে, সে বিষয়ে কোনো তারিখ দেওয়া হয়নি।

প্রোটোটাইপটির সবচেয়ে কার্যকর অগ্রগতি হলো, এসব সুবিধা একই কাপড়ে একত্রে কাজ করছে। পোশাকের এক অংশে কোনো পরিমাপ নেওয়া যায়, অন্য অংশে তা দেখা যায় এবং আঙুলের চাপে তথ্য বেছে নেওয়া যায়। এদিকে কাপড়টি বাঁকানো যায় এবং এর মধ্য দিয়ে বাতাস চলাচল করে। এই সমন্বিত ব্যবস্থা গবেষকদের আরও উন্নয়নের জন্য একটি বাস্তব ভিত্তি দিয়েছে।

মূল তথ্য

• এনইউএসের গবেষকেরা একটি হাতায় ৫৪টি ইলেকট্রনিক তন্তু যুক্ত করে ৫,১৮৪ পিক্সেলের রঙিন টাচস্ক্রিন তৈরি করেছেন।
• পর্দাটির মাপ ১৬৮ মিলিমিটার বাই ১০৫ মিলিমিটার। এটি একাধিক স্পর্শ শনাক্ত করতে পারে এবং প্রতি সেকেন্ডে ৩০ বার হালনাগাদ হয়।
• প্রোটোটাইপটি ভিডিও চালায়, ক্যালকুলেটর ব্যবহার করে, ব্লুটুথে ছবি গ্রহণ করে এবং শরীরের তাপমাত্রা দেখায়।
• মেশিনে ৫০ বার ধোয়া ও শক্তভাবে ১,০০০ বার বাঁকানোর পরও আলো ও স্পর্শে সাড়া দেওয়ার ক্ষমতা প্রায় অপরিবর্তিত ছিল।
• দলটি আরও স্পষ্ট পর্দা, সমন্বিত সেন্সর এবং কাপড়ের সিস্টেমে কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা যুক্ত করার পরিকল্পনা করছে।
• বাণিজ্যিকভাবে বাজারে ছাড়ার তারিখ বা দাম ঘোষণা করা হয়নি।