机器人第二季爱与死亡的新解锁仿生神经为其注入真实感

在科幻电影《机器管家》中，一位名叫安德鲁的机器人管家经过科学家的帮助，装上了感觉模块，不仅变得会吃醋、喊疼，还拥有了人类的各种“感觉”。这段情景似乎已经走向现实。最近，一项突破性的研究成果被发表，这项研究可能让我们更接近于实现这一梦想。

斯坦福大学鲍哲南教授、首尔大学李泰宇教授以及南开大学徐文涛教授联合完成了一项重大创新——开发出第一条柔性的人造感觉神经，并成功地模拟了触觉。这一全新的系统是如何制造出来的？它将给我们带来什么样的改变？

据南开大学电子信息与光学工程学院教授徐文涛介绍，这项研究对类人假肢和人造皮肤等器官仿生制造有着重要意义。未来，机器人将能够像人类一样“温情脉脉”，解锁更多真实的“感觉”。

为了实现这种能力，最关键的问题和难点在于设计并实现一个与生物神经系统工作原理相似的，但能很好兼容生物神经信号的人造系统。此外，该系统还需要具有很好的柔韧性。这就是中美韩联合研究团队利用柔性有机材料模拟SA-I触觉神经时考虑到的问题。

这个由三大核心组件构成的人造神经系统包括：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，与一个作为人造神经元的环形振荡器连接；这些传感器负责感知压力信号，并通过电压变化产生电脉冲；最后，环形振荡器将电压变化转换成电脉冲，而突触晶体管输出这些电脉冲，从而形成完整反射弧。

此前的合作团队中的美方研究人员早已成功制造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。而现在，他们已经能够不仅识别盲文，还能识别方向和传递信息，如同真正的人类那样。

在识别盲文实验中，科学家们使用一定像素大小的盲文字符作用于6个不同位置上的压力传感器，然后利用对应环形振荡仪进行信号转换，最终通过多个突触晶体管获得波形，以实现对盲文字符的识别。这显示了当不同的接触强度产生不同峰值频率差异时，可以准确读取盲文字符。

此外，他们还将这套设备与蟑螂腿部运动肌肉连接起来，使得蟑螂腿部弹跳反射运动得以实现。“实验结果表明，这种人的感觉并不仅可以模拟人类皮肤的觅食功能，而且能与生物体内维持良好的兼容。”徐文涛回忆起当时的情景说到。

值得注意的是，这次使用的是非硅基突触晶体，它们具有结构简单、功能调控灵活及柔韧性的优势。在功能上，它们可以通过材料选择及微结构控制来调整性能，有着较高可调节性。这样的特点使其更加适合舒适性假肢用途以及可穿戴电子应用，将来也许可以集成了更多复杂化的人工智能，让假肢穿戴者更好地控制他们的手脚，或甚至用于制造灵活且敏捷如动物或人类般移动软机械手臂，以便在极端环境下替代人类工作。