机器人心脏仿生神经让爱死亡的机器复活真实情感
在科幻电影《机器管家》中,安德鲁这个高冷的机器人管家,因为安装了感觉模块,一改往日做派,变得会吃醋、会喊疼,并拥有了人类的各种“感觉”。如今,这个看似遥不可及的未来场景正一点一滴地走近现实。
最近,《科学》杂志刊登了一篇关于人造神经系统研究成果。斯坦福大学鲍哲南教授、首尔大学李泰宇教授和南开大学徐文涛教授联合进行了这项研究,他们成功研发出了一条柔性的人造感觉神经,并实现了对触觉的模拟。这一全新的人造神经系统是如何制造的?它将给我们带来哪些改变?
为了实现这一目标,科学家们面临着一个挑战,那就是要设计并实现与生物神经系统工作原理相似的,而且能够与生物神经信号很好兼容的人造系统,同时这种系统还需要具有很好的柔韧性。因此,他们利用柔性有机材料模拟了SA-I触觉神经。
他们制造的人造神经系统由三大核心组件构成:触觉感受器、人造神經元和突觸晶體管。其中,触覺感受器由一組壓力傳感器組成,並連接到一個作為人工腦細胞(Neuron)的環形振荡器上;這些傳感器負責感知壓力信號並將其轉換為電壓變化;然後,環形振荡器會將電壓變化轉換為電脈衝;最後,突觸晶體管將電脈衝輸出,以形成完整反射弧。
早在三年前,這個團隊中的美方研究人員就成功製成了第一款人工皮膚。在那款人工皮膚中,可以響應壓力變化,並向腫瘤細胞發送信號。而現在,他們的一次進一步,即可以不僅僅響應方向,也能夠傳達信息並識別盲文。此外,他們還將這個人工運動系統與蟑螂腿上的運動系統結合起來,用於測試是否可以實現蟑螂腿進行彈跳反射運動。
值得注意的是,這一次使用的是硅基以外的人類突觸晶體管,它具有簡單的結構以及功能調控的靈活性和柔韌性能。他們希望通過選擇不同的材料以及微結構控制來調節其性能,使之更加適合舒適假肢肌肉重建以及可穿戴電子產品。
未來,如果他們能夠集成更多類似的系統,那麼假肢穿戴者就能獲得更多幫助,更好地控制他們的手臂或腿部等部位。他們也期望創建一個可塑性的機械系統,比如用於製作敏感軟機械人的技術,它可以從環境中接收信息,並像動物或人的方式移動,在複雜環境下替代機械手臂。