科學(xué)家設(shè)計(jì)出具有觸覺(jué)的人造電子皮膚

　　據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，生物技術(shù)天才們已經(jīng)設(shè)計(jì)出具有觸覺(jué)的電子皮膚，這種人造皮膚可以用在下一代機(jī)器人和假肢上。科學(xué)家在英國(guó)《自然材料》雜志上說(shuō)，這種目前還處于實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)階段的材料，對(duì)外界作出反應(yīng)的最小壓力范圍，幾乎跟人類皮膚一樣，而且反應(yīng)速度相同。

　　他們認(rèn)為，雖然目前它還存在很大障礙，但這一成就是個(gè)巨大的進(jìn)步，它有望利用更智能、有觸覺(jué)的升級(jí)版本，取代當(dāng)今這些笨拙的機(jī)器人和假肢。加州大學(xué)伯克利分校的計(jì)算機(jī)科學(xué)副教授亞里·賈維負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)了其中一個(gè)科研組，他說(shuō)：“人們通常都知道如何拿雞蛋才不會(huì)碎。如果我們想要一個(gè)可以上菜的機(jī)器人，我們希望它在上菜過(guò)程中不會(huì)打碎酒杯。我們還希望它能握住湯鍋，不讓它掉下來(lái)。”

　　賈維科研組制成的“電子皮膚”由納米導(dǎo)線陣列組成。這個(gè)陣列是用粘在黏性聚酰亞胺薄膜上的鍺和硅制成。然后該科研組把納米晶體管放在上面，接著鋪上對(duì)壓力敏感的柔韌橡膠。他們制作的原型有49平方厘米大，它能發(fā)現(xiàn)0到15千帕的壓力，日?；顒?dòng)中敲擊鍵盤(pán)和手持物體，都需要這么大的力氣。

　　加利福尼亞州斯坦福大學(xué)的華裔副教授鮑哲南(Zhenan Bao)領(lǐng)導(dǎo)的另一個(gè)科研組，開(kāi)發(fā)出一種不同方法。鮑哲南還是美國(guó)最優(yōu)秀的女化學(xué)家之一。他們的方法是利用可隨壓力變化改變厚度的橡膠薄膜，并利用與該材料結(jié)合在一起的電容器測(cè)量壓力變化。不過(guò)這種橡膠薄膜不能伸展。鮑哲南說(shuō)：“與人類的皮膚相比，我們這種方法的反應(yīng)時(shí)間更快，不超過(guò)幾毫秒(幾千分之一秒)。也就是說(shuō)在真實(shí)情況下，它立刻就能感覺(jué)到外界施加的壓力。”

　　愛(ài)爾蘭都柏林圣三一學(xué)院的納米科學(xué)家約翰·波蘭德評(píng)論說(shuō)，這些偉大成就是人工智能領(lǐng)域的“重要里程碑”，他非常支持利用加工成本較低的元素。在人類感官的替代品方面，目前在視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)領(lǐng)域的替代品比較精良，而嗅覺(jué)和味覺(jué)方面的替代品相對(duì)比較落后。觸覺(jué)是公認(rèn)的最大障礙。刷牙、翻報(bào)紙或給小孩穿衣服等一些日常簡(jiǎn)單行為，也會(huì)難住當(dāng)前的機(jī)器人。

　　鮑哲南表示，這方面的發(fā)展以后還會(huì)遇到很多挑戰(zhàn)。其中之一是改進(jìn)新傳感器。它們對(duì)恒定壓力產(chǎn)生反應(yīng)，不過(guò)人類皮膚里的感覺(jué)可能更復(fù)雜。因?yàn)檎嬲钠つw里的壓力感覺(jué)細(xì)胞能發(fā)出不同頻率的信號(hào)，例如當(dāng)感覺(jué)疼痛或刺耳時(shí)，信號(hào)的頻率會(huì)增強(qiáng)，以便提醒我們要注意可能的威脅。鮑哲南表示，另外“把人造皮膚與人類的神經(jīng)系統(tǒng)連接在一起，也是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。在遙遠(yuǎn)的未來(lái)，也許最終我們能制造出一種跟人類皮膚功能一樣的人造皮膚，可以把它與胳膊里的神經(jīng)細(xì)胞連接在一起，恢復(fù)胳膊的感覺(jué)”。

　　鮑哲南說(shuō)：“最初我們?cè)O(shè)計(jì)的原型更像一種手持式裝置，或者是一個(gè)與其他皮膚有感覺(jué)的身體部位相連的裝置。該裝置產(chǎn)生的脈沖會(huì)對(duì)其他部位的皮膚產(chǎn)生刺激作用，告訴它‘我的(假肢)手正在接觸物體’。”以后的人造皮膚里可能會(huì)布滿各種對(duì)化學(xué)媒介、生物媒介、溫度、濕度、放射能或污染物質(zhì)做出反應(yīng)的傳感器。她說(shuō)：“這也許對(duì)特殊應(yīng)用途徑特別有用，例如我們希望把機(jī)器人送入太空等環(huán)境，對(duì)人類來(lái)說(shuō)，這些環(huán)境充滿風(fēng)險(xiǎn)因素。在這種情況下，我們可以利用機(jī)器人收集信息，并將其傳回地球。”