科学家研发首条柔性人造感觉神经 解锁更多真实感

在科学家的帮助下，电影《机器人管家》中的机器人管家安德鲁安装了一个传感模块，改变了过去那种冷冰冰的态度。他会变得嫉妒、大叫痛苦，并且对人类有各种各样的“感情”...现在，电影中的科幻场景正在一点一点地接近现实。

最近，*学术期刊《科学》发表了一项突破性研究:斯坦福大学教授薄振安、首尔大学教授宇和南开大学教授许共同开发了第一条柔性人工感觉神经，并成功用于模拟人体触觉。这个新的人工神经系统是如何制造的？未来能给我们带来什么变化？南开大学电子信息与光学工程学院教授许承担了本研究的部分核心工作，接受了记者的采访。

这三个核心组成部分形成了一个完整的反射弧

许温韬说，这项研究已经朝着仿生制造假肢、人造皮肤和其他器官迈出了坚实的一步。在未来，机器人将变得“多情”,并像真人一样释放更多“情感”。

人类一直在追求实现将人类感官“复制”给机器人的梦想。但到目前为止，机器仍然缺乏一些极其关键的能力，包括人类精确而完美的触觉。

“核心问题和难点是如何设计和实现一个与生物神经系统的工作原理相似并与生物神经信号兼容的人工系统。此外，该系统必须具有良好的灵活性。”许温韬告诉记者，基于上述假设，中、美、韩联合研究小组使用柔性有机材料来模拟人体的SA-I触觉神经。

记者了解到，这次由科学家创造的人工神经系统借鉴了生物传入神经系统，由三个核心部分组成:触觉受体、人工神经元和突触晶体管。触觉传感器由一组与环形振荡器相连的压力传感器组成，作为人工神经元。一系列传感器负责感测压力信号并产生相应的电压变化；之后，环形振荡器将把电压变化转换成电脉冲。最后，突触晶体管输出电脉冲，形成一个完整的反射弧。

能够感觉方向，传递信息和“阅读”盲文

早在三年前，合作小组中的美国研究人员就成功地创造了人造皮肤。"人造皮肤可以对压力变化做出反应，并向神经细胞发送信号."许温韬说:“这一次，人工感觉系统更进了一步，能够感知方向、传递信息和识别盲文。它能更好地帮助人造皮肤实现更接近生物体的触觉能力。”

记者了解到，在盲文识别实验中，科学家利用某个像素的盲文字符作用于相应的六个压力传感器，并利用相应的环形振荡器实现信号转换。最后，通过多个突触晶体管获得突触后电流波形，实现盲文字符的识别。根据盲文字符产生的接触压力差，对应突触后电流的峰值频率差，从而实现盲文字符的“阅读”。

令联合小组高兴的是，他们将人工感觉神经与蟑螂腿的运动神经结合起来，形成了一个生物电混合反射弧，成功地实现了蟑螂腿随电流变化的弹跳反射运动。实验结果表明，该人工神经不仅能模拟人体皮肤的触觉功能，而且与生物神经信号具有良好的兼容性许想起了当时的情景。

具有灵活、灵活等优点

值得一提的是，这次使用的人工突触晶体管不是传统的硅基突触。“与传统的硅基突触相比，这里使用的人工突触晶体管具有结构简单、功能调节灵活、灵活等优点。”许温韬介绍说，从功能上来说，人工突触晶体管可以通过材料的选择和内部微结构的控制来方便地调节其性能，这是灵活多变的。

这也意味着这种人工神经更适合于复制舒适的人体假肢感觉和可穿戴电子设备的应用。在未来，更多的人工神经系统可以被集成来接收不同的感觉信息，为假肢佩戴者提供更多的帮助，并允许他们更好地控制假肢。它也有望建立一个灵活的人工神经系统，如用于进行生物传感的软机器人，它可以从外部环境接收信息，以仿生方式处理信息，并像动物或人类一样移动，从而在极其复杂的环境中取代人工。

"目前，人工感觉神经无法感知更复杂的机械信息和温度."许温韬表示，这正是他们下一阶段工作的方向和重点。