六月初，英國格拉斯哥大學的一個工程師團隊研發出一種人造皮膚，根據他們發表在《科學機器人》(Science Robotics)雜志的論文，該人造皮膚具有一種基于“突觸晶體管”的新型處理系統，能夠模仿大腦的神經通路以進行學習。

這一人造皮膚被稱之為e-skin（計算電子皮膚），和曾被廣泛探索的、在電子皮膚表面散布接觸或壓力傳感器的方式不同，這一新型計算電子皮膚的靈感來自于人類外周神經系統如何解讀來自皮膚的信號，以消除延遲和功耗。

在人類外周神經系統中，人的皮膚一旦接收到輸入信息，周圍的神經系統就會在接觸點開始處理它。在其余信息被發送到大腦之前，周圍的神經系統就先處理了重要的信息。這種感覺數據的減少使人體能夠有效地利用向大腦發送數據所需的溝通渠道，此后，無需處理冗余信息的大腦幾乎能立即做出回應，讓身體做出適當的反應。

為了達到類似的效果，制造出一種具有計算效率的、類外周神經系統的電子皮膚，格拉斯哥的研究團隊將168個突觸晶體管網格直接打印在柔性塑料表面上，此后，他們將這些突觸晶體管與一個人形機器人手掌上的皮膚傳感器連接起來。當傳感器被觸摸時，它會記錄下電阻的變化：小的變化對應輕的觸摸，而更用力的觸摸會產生更大的電阻變化。這種輸入被設計成模仿人體感覺神經元的工作方式。

在過往的探索中，是將來自傳感器的數據發送到計算機進行處理和解釋，由于傳感器通常會產生大量數據，這些數據需要很長時間才能得到正確的處理和響應，這通常會導致延遲。格拉斯哥研究團隊選擇的方式是：將電子皮膚上的電路充當為人工突觸，將輸入降低為一個簡單的電壓尖峰，其頻率根據施加在皮膚上的壓力的程度而變化，這一形式加快了信息的處理過程。

此后，該團隊利用電壓尖峰的不同輸出來教會皮膚對模擬疼痛做出適當的反應，從而觸發機器人的手做出反應。通過設置輸入電壓的閾值來引起反應，該團隊可以讓機器人的手在手掌中心受到尖銳的刺擊時向后“躲避”。

——換句話說，它學會了通過模仿人類神經系統的工作方式處理信息，以此可以擺脫模擬出的“疼痛”，或是其他不適的來源。

“通過這個過程，我們已經能夠創造出一種能夠在硬件層面進行分布式學習的電子皮膚，它不需要在采取行動之前向中央處理器來回發送信息。相反，它通過減少所需的計算量，大大加快了對觸摸的反應過程。”該項目的負責人、格拉斯哥大學詹姆斯瓦特工程學院的Ravinder Dahiya教授說，“我們相信，這是我們在創造能夠對刺激做出適當反應的，大規模神經形態打印電子皮膚的工作中，邁出的真正一步。”

論文的合著者Fengyuan Liu也表達了對這一成果的樂觀態度：“這項研究可能能帶來更先進的電子皮膚，使機器人能夠以新的方式探索、并與世界互動，甚至有可能讓電子假肢達到人類水平的觸摸靈敏度。”

綜合/編譯：南都記者胡耕碩

總結

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