电话机器人的灵魂升级仿生神经技术让他们更接地气

人工神经技术让机器人“温情脉脉”：南开大学徐文涛教授团队成功研发首条柔性人造感觉神经，模拟触觉感受

科技日报讯近日，顶尖学术期刊《科学》发布了一项突破性的研究成果，斯坦福大学鲍哲南教授、首尔大学李泰宇（音译）教授以及南开大学徐文涛教授联合完成了这项工作。他们成功地制造出了首条柔性的人造感觉神经，并通过它实现了对触觉的模拟。这一全新的系统是如何制作的？未来又能为我们带来哪些改变？

据了解，这项研究对于类人假肢和仿生皮肤等器官制造具有重要意义。通过这一技术，机器人的“感觉”将变得更加真实，就像人类一样能够解锁更多的真实感受。

为了实现这一目标，科学家们需要克服一个长久以来的难题——如何设计并且实现与生物神经系统工作原理相似的系统，同时能够与生物信号兼容，而且这个系统还要具有很好的柔韧性。利用柔性有机材料模拟SA-I触觉神经，他们解决了这个问题。

这套完整的人造感觉神经由三大核心组件构成：触觉感受器、人造神经元和突触晶体管。在这些部件中，触觉感受器由一组压力传感器组成，它们连接到一个作为人造神经元的环形振荡器上。当压力发生变化时，这个振荡器会将这些变化转换为电压变化，然后输出电脉冲，最终形成反射弧。

早在三年前，该团队中的美方研究人员已经成功制造出了一款可以响应压力变化并向神经细胞发送信号的人工皮肤。而现在，他们进一步进化了这种技术，使得新的人造感觉系统不仅能识别方向，还能传递信息并读取盲文字符。

在识别盲文试验中，对于每个字符，都使用一定像素数值作用于6个不同位置上的压力传感器，再利用对应环形振荡器进行信号转换，并最终通过多个突触晶体管获得波形，以此识别盲文字符。此外，由于不同字符产生不同的接触压力，其对应突后电流峰值频率差异，从而实现“阅读”。

更令人兴奋的是，他们将这种人工感觉与蟑螂腿的运动结合起来，将其用于生物电子混合反射弧实验中。借助电流变化，他们甚至成功模拟蟑螂腿弹跳反射运动。这表明该设备不仅可以复制人类皮肤的觅食功能，也能够很好地兼容生物体内的信号。

值得注意的是，这种新型突触晶体管比传统硅基突联系统结构简单，更具灵活性和调控性能。此外，它们也拥有更好的柔韧性，这使得它们非常适合舒适假肢或可穿戴电子设备应用。在未来，可以集成更多这样的艺术智能，以便提供给失去某些身体功能的人士更大的帮助，让他们能够更加精确地控制他们的手臂或腿部；或者用于创建灵活、敏捷如动物或人类移动能力软机械手臂，在极端复杂环境下替代人类操作员。