如果一只棱角分明的機械手,擁有了人類一樣的感覺會是怎樣的情形？在拿起一杯開水的時候,這只機械手能感覺到燙,被門夾到的時候能感覺到疼,這樣的情形曾出現(xiàn)在很多電影場景中,但近來,這個幻想正越來越接近現(xiàn)實。

人類一直都在為實現(xiàn)將人體感官“復制”到機器人身上的夢想而不停努力。但迄今為止,機器人仍然缺乏一些極其關鍵的能力,其中就包括人類精密而完善的觸覺。

人工傳入神經(jīng)系統(tǒng)與生物神經(jīng)系統(tǒng)的比較

近日,頂尖學術期刊《科學》刊登了一項來自美國斯坦福大學鮑哲南教授團隊的突破性研究。在這項研究中,科學家們開發(fā)出了一款全新的人造神經(jīng)系統(tǒng),并成功用它實現(xiàn)了對觸覺的模擬,這項研究向假肢制造、人造皮膚邁出了第一步,或許有一天會給機器人某種反射能力。

鮑哲南教授領導的團隊一直想要打造有觸覺的人造皮膚,而這種“人造皮膚”本質(zhì)上其實是一種獨特的電子元件,它利用敏感的電子材料制成,可以被拉伸,能夠感受到微小的壓力帶來的電流變化。

2015年,《科學》曾經(jīng)刊出過鮑哲南團隊的一項人造皮膚成果。當時,該團隊制造的人造皮膚已經(jīng)可以響應壓力變化,并向神經(jīng)細胞發(fā)送信號,接近人皮膚觸覺的真實機制。此次的人造感覺系統(tǒng)更進了一步,已經(jīng)能夠感受方向、傳遞信息和識別盲文。可以更好地幫助人造皮膚實現(xiàn)更接近生物體的觸覺能力。

賦予機器人更強的能力

這一人造神經(jīng)更加適合于舒適性人體假肢感覺的重現(xiàn),以及可穿戴電子產(chǎn)品的應用。未來,科學家可以集成更多人造神經(jīng)系統(tǒng),接收各種不同的感覺信息。

利用人造神經(jīng),科學家可以制造出擁有人類感覺的人造皮膚。這種皮膚像紙一樣薄,具有雙層結構,外層是感知壓力的傳感器,由塑料和碳納米管制成；內(nèi)層是柔性電子電路,可以把壓力信號轉變成電子信號,傳遞給大腦,刺激神經(jīng)元,甚至可以感知蝴蝶落在表面的“觸覺”并作出反應。

目前這款人造感覺神經(jīng)還處在初步階段,尚不能像真正的皮膚那樣感知更加復雜的機械信息以及溫度等,這些將是科學家未來的研究方向。從功耗的角度上來說,這種人造感覺神經(jīng)也仍然有非常大的提升空間。比如,其中人造突觸晶體管的部分,團隊一直在致力于將其能耗進一步降低。目前,納米線結構的人造突觸晶體管能耗已經(jīng)被降至與生物突觸類似的程度。