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    科学家制出具有触觉的人造皮肤

    覆盖在一只手上的人造电子皮肤艺术概念图。这种人造皮肤将具有令人难以置信的触觉和敏感度。

    北京时间9月14日消息,据国外媒体报道,生物技术天才们已经设计出具有触觉的电子皮肤,这种人造皮肤可以用在下一代机器人和假肢上。科学家在英国《自然材料》杂志上说,这种目前还处于实验室检测阶段的材料,对外界作出反应的最小压力范围,几乎跟人类皮肤一样,而且反应速度相同。

    他们认为,虽然目前它还存在很大障碍,但这一成就是个巨大的进步,它有望利用更智能、有触觉的升级版本,取代当今这些笨拙的机器人和假肢。加州大学伯克利分校的计算机科学副教授亚里·贾维负责领导了其中一个科研组,他说:“人们通常都知道如何拿鸡蛋才不会碎。如果我们想要一个可以上菜的机器人,我们希望它在上菜过程中不会打碎酒杯。我们还希望它能握住汤锅,不让它掉下来。”

    贾维科研组制成的“电子皮肤”由纳米导线阵列组成。这个阵列是用粘在黏性聚酰亚胺薄膜上的锗和硅制成。然后该科研组把纳米晶体管放在上面,接着铺上对压力敏感的柔韧橡胶。他们制作的原型有49平方厘米大,它能发现0到15千帕的压力,日常活动中敲击键盘和手持物体,都需要这么大的力气。

    加利福尼亚州斯坦福大学的华裔副教授鲍哲南(Zhenan Bao)领导的另一个科研组,开发出一种不同方法。鲍哲南还是美国最优秀的女化学家之一。他们的方法是利用可随压力变化改变厚度的橡胶薄膜,并利用与该材料结合在一起的电容器测量压力变化。不过这种橡胶薄膜不能伸展。鲍哲南说:“与人类的皮肤相比,我们这种方法的反应时间更快,不超过几毫秒(几千分之一秒)。也就是说在真实情况下,它立刻就能感觉到外界施加的压力。”

    爱尔兰都柏林圣三一学院的纳米科学家约翰·波兰德评论说,这些伟大成就是人工智能领域的“重要里程碑”,他非常支持利用加工成本较低的元素。在人类感官的替代品方面,目前在视觉和听觉领域的替代品比较精良,而嗅觉和味觉方面的替代品相对比较落后。触觉是公认的最大障碍。刷牙、翻报纸或给小孩穿衣服等一些日常简单行为,也会难住当前的机器人。

    鲍哲南表示,这方面的发展以后还会遇到很多挑战。其中之一是改进新传感器。它们对恒定压力产生反应,不过人类皮肤里的感觉可能更复杂。因为真正的皮肤里的压力感觉细胞能发出不同频率的信号,例如当感觉疼痛或刺耳时,信号的频率会增强,以便提醒我们要注意可能的威胁。鲍哲南表示,另外“把人造皮肤与人类的神经系统连接在一起,也是一个巨大挑战。在遥远的未来,也许最终我们能制造出一种跟人类皮肤功能一样的人造皮肤,可以把它与胳膊里的神经细胞连接在一起,恢复胳膊的感觉”。

    鲍哲南说:“最初我们设计的原型更像一种手持式装置,或者是一个与其他皮肤有感觉的身体部位相连的装置。该装置产生的脉冲会对其他部位的皮肤产生刺激作用,告诉它‘我的(假肢)手正在接触物体’。”以后的人造皮肤里可能会布满各种对化学媒介、生物媒介、温度、湿度、放射能或污染物质做出反应的传感器。她说:“这也许对特殊应用途径特别有用,例如我们希望把机器人送入太空等环境,对人类来说,这些环境充满风险因素。在这种情况下,我们可以利用机器人收集信息,并将其传回地球。”(孝文)

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