六月初，英國(guó)格拉斯哥大學(xué)的一個(gè)工程師團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種人造皮膚，根據(jù)他們發(fā)表在《科學(xué)機(jī)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(tǒng)，能夠模仿大腦的神經(jīng)通路以進(jìn)行學(xué)習(xí)。

這一人造皮膚被稱之為e-skin（計(jì)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(jì)算電子皮膚的靈感來自于人類外周神經(jīng)系統(tǒng)如何解讀來自皮膚的信號(hào)，以消除延遲和功耗。

在人類外周神經(jīng)系統(tǒng)中，人的皮膚一旦接收到輸入信息，周圍的神經(jīng)系統(tǒng)就會(huì)在接觸點(diǎn)開始處理它。在其余信息被發(fā)送到大腦之前，周圍的神經(jīng)系統(tǒng)就先處理了重要的信息。這種感覺數(shù)據(jù)的減少使人體能夠有效地利用向大腦發(fā)送數(shù)據(jù)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(yīng)，讓身體做出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。

為了達(dá)到類似的效果，制造出一種具有計(jì)算效率的、類外周神經(jīng)系統(tǒng)的電子皮膚，格拉斯哥的研究團(tuán)隊(duì)將168個(gè)突觸晶體管網(wǎng)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(gè)人形機(jī)器人手掌上的皮膚傳感器連接起來。當(dāng)傳感器被觸摸時(shí)，它會(huì)記錄下電阻的變化：小的變化對(duì)應(yīng)輕的觸摸，而更用力的觸摸會(huì)產(chǎn)生更大的電阻變化。這種輸入被設(shè)計(jì)成模仿人體感覺神經(jīng)元的工作方式。

在過往的探索中，是將來自傳感器的數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理和解釋，由于傳感器通常會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)需要很長(zhǎng)時(shí)間才能得到正確的處理和響應(yīng)，這通常會(huì)導(dǎo)致延遲。格拉斯哥研究團(tuán)隊(duì)選擇的方式是：將電子皮膚上的電路充當(dāng)為人工突觸，將輸入降低為一個(gè)簡(jiǎn)單的電壓尖峰，其頻率根據(jù)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(tuán)隊(duì)利用電壓尖峰的不同輸出來教會(huì)皮膚對(duì)模擬疼痛做出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，從而觸發(fā)機(jī)器人的手做出反應(yīng)。通過設(shè)置輸入電壓的閾值來引起反應(yīng)，該團(tuán)隊(duì)可以讓機(jī)器人的手在手掌中心受到尖銳的刺擊時(shí)向后“躲避”。

——換句話說，它學(xué)會(huì)了通過模仿人類神經(jīng)系統(tǒng)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(gè)過程，我們已經(jīng)能夠創(chuàng)造出一種能夠在硬件層面進(jìn)行分布式學(xué)習(xí)的電子皮膚，它不需要在采取行動(dòng)之前向中央處理器來回發(fā)送信息。相反，它通過減少所需的計(jì)算量，大大加快了對(duì)觸摸的反應(yīng)過程。”該項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人、格拉斯哥大學(xué)詹姆斯瓦特工程學(xué)院的Ravinder Dahiya教授說，“我們相信，這是我們?cè)趧?chuàng)造能夠?qū)Υ碳ぷ龀鲞m當(dāng)反應(yīng)的，大規(guī)模神經(jīng)形態(tài)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(dá)了對(duì)這一成果的樂觀態(tài)度：“這項(xiàng)研究可能能帶來更先進(jìn)的電子皮膚，使機(jī)器人能夠以新的方式探索、并與世界互動(dòng)，甚至有可能讓電子假肢達(dá)到人類水平的觸摸靈敏度。”

綜合/編譯：南都記者胡耕碩

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的从“疼痛”中学习，人造皮肤或能和人一样敏感？的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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