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1236人體皮膚是最大的感覺器官,由復(fù)雜的傳感器組成,這些傳感器能檢測(cè)到有害刺激,迅速向中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)出警告信號(hào),比如痛覺,從而啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)反應(yīng)。
基于上述特性,旨在通過模擬人類皮膚傳感功能實(shí)現(xiàn)甚至超越其性能的“電子皮膚”應(yīng)運(yùn)而生。除了機(jī)器人領(lǐng)域,電子皮膚在人工義肢、醫(yī)療檢測(cè)和診斷等方面也展現(xiàn)出了應(yīng)用前景。近年來,人們對(duì)電子皮膚提出了更高的要求,電子皮膚已然發(fā)展到了超薄、可拉伸、可進(jìn)行多參數(shù)檢測(cè)的地步。
然而,直到現(xiàn)在,還沒有任何電子技術(shù)能夠真實(shí)地模擬人類的疼痛感。
近日,來自澳大利亞的科學(xué)家突破了這一局限,開發(fā)了一種可以像真實(shí)皮膚那樣對(duì)疼痛產(chǎn)生反應(yīng)的電子人造皮膚。通過模仿人體的即時(shí)反饋響應(yīng),可以“復(fù)制”人類皮膚感知疼痛的方式,并能以與神經(jīng)信號(hào)傳送到大腦的相同速度對(duì)疼痛感覺做出反應(yīng),即當(dāng)壓力、溫度達(dá)到令人痛苦的閾值時(shí),它會(huì)立即做出反應(yīng)。
這項(xiàng)技術(shù)為更好的修復(fù)術(shù)、更智能的機(jī)器人以及皮膚移植的非侵入性替代品提供了更多的可能。這項(xiàng)新研究發(fā)表在《先進(jìn)智能系統(tǒng)》(Advanced Intelligent Systems)雜志上,并申請(qǐng)了臨時(shí)專利。
在論文中,研究團(tuán)隊(duì)主要展示了三個(gè)關(guān)鍵的皮膚感受器:環(huán)層小體、熱感受器和痛覺感受器。其中,環(huán)層小體(lamellar corpuscle)又名潘申尼小體(pacinian corpuscle),呈卵圓形或球形,直徑 1-4mm。在生物體中,它廣泛分布在皮下組織、腸系膜、韌帶和關(guān)節(jié)囊等處,主要作用是感受壓覺和振動(dòng)覺。
此外,在這項(xiàng)研究中,還結(jié)合了該團(tuán)隊(duì)先前已獲專利的三項(xiàng)技術(shù),具體包括:
可拉伸電子產(chǎn)品:即將氧化物材料與生物相容性有機(jī)硅相結(jié)合,可提供透明、堅(jiān)固的可穿戴電子產(chǎn)品。
具有溫度反應(yīng)性的涂層:一種比頭發(fā)絲細(xì) 1000 倍的涂層,由一種能對(duì)溫度產(chǎn)生反應(yīng)的材料制成。
模仿大腦記憶的電子細(xì)胞:可模仿大腦長(zhǎng)期記憶,回憶、保留先前的信息。
事實(shí)上,雖然利用一些現(xiàn)有技術(shù),可以通過電信號(hào)來模擬不同程度的疼痛,但這款人造皮膚可以對(duì)真實(shí)的機(jī)械壓力、溫度和疼痛做出反應(yīng),并發(fā)出正確的電子響應(yīng)。
這就意味著,這款人造皮膚可以分辨出手指輕輕觸碰別針和用別針刺傷自己這兩者之間的區(qū)別,而之前的電子設(shè)備是無法做到的。而令人工智能擁有痛覺,也將成為人工智能發(fā)展重要的一步。
