机器人扫地神经让清洁更像心跳

在电影《机器管家》中，安德鲁这个机器人管家通过安装感觉模块，不仅改变了他的冷酷外表，还拥有了人类的各种“感觉”。如今，这部科幻片中的场景正逐步走向现实。最近，顶尖学术期刊《科学》发表了一项研究成果，该研究由斯坦福大学鲍哲南教授、首尔大学李泰宇（音译）教授及南开大学徐文涛教授共同完成。这项工作成功制造出首条柔性的人造感觉神经，并实现了触觉的模拟。

这项全新的神经系统是如何制造出来的？它未来能为我们带来哪些变化？作为此次研究的一部分核心贡献者，南开大学电子信息与光学工程学院的徐文涛教授接受了科技日报记者的采访。

为了使机器人拥有更加真实的人类感受，最核心的问题和难点在于设计并实现与生物神经系统工作原理相似的、能够与生物神经信号兼容的人造系统，同时保持其柔韧性。这就是中美韩联合团队利用柔性有机材料模拟SA-I触觉神经时所面临的问题。他们创造了一套由三大核心组件构成的人造神经系统：触觉感受器、人造神经元和突触晶体管。其中，触觉感受器由一组压力传感器组成，与一个环形振荡器连接；这些传感器负责感知压力信号，并产生电压变化；然后环形振荡器将电压变化转换为电脉冲；最后突触晶体管将电脉冲输出，从而形成完整的反射弧。

早前合作团队中的美方研究人员已经成功制作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。而这一新型人造感觉系统不仅能够识别盲文字符，而且还能更好地帮助这种皮肤实现接近生物体的触觉能力。在识别盲文试验中，科学家们用一定像素盲文字符作用于对应6个压力传感器，然后利用对应环形振荡器进行信号转换，以多个突击晶体获得波形以识别盲文字符。根据不同接触方式产生不同的接触阻抗，其对应突击后电流峰值频率差异，从而“阅读”盲文字符。

此外，他们还将这种人造感觉与蟑螂腿运动性的反射弧结合起来，使得蟑螂腿借助电流变动展现弹跳反射运动。“实验结果显示，这种新型人的确可以模仿人类皮肤的觅食功能，并且与生物体内微观结构很好地兼容。”徐文涛回忆当时情景说。

值得注意的是，这次使用的是非硅基突击晶体，而具有简单结构、高度灵活调控性能以及柔韧性的优势。此意味着这位合成人工手臂或可穿戴电子设备上应用更加舒适，更适合重建假肢用户控制假肢，更好的生活质量，以及可能建立灵活高效的人工生理智能网络，如用于制造敏捷软机械物品，它可以从环境获取信息，以仿生方式处理信息，就像动物或人类一样移动，在极端复杂环境下替代普通机械设备。

目前，该类型人的确不能捕捉到更复杂机械信息或者温度等。因此，这正是他们下一步工作重点和目标方向。