人体皮肤是最(zuì)大(dà)的感觉器(qì)官,由复杂的传感器组成,这些传感器能检测到有害(hài)刺激,迅速向中枢神经系统发(fā)出警(jǐng)告信号,比如痛(tòng)觉(jiào),从而启动运动反应。
基于上述特性,旨在通过模(mó)拟(nǐ)人类(lèi)皮(pí)肤传(chuán)感功能(néng)实现甚至超越其性能的“电子(zǐ)皮(pí)肤”应运而(ér)生。除(chú)了机器人领域,电子(zǐ)皮(pí)肤(fū)在人工义肢、医疗检测和诊断等方面(miàn)也展现出了应用前景。近年来,人们对电子皮肤提出(chū)了更高的要求,电子皮肤已然发展到了超薄、可拉伸、可进行多参数检测(cè)的地步(bù)。
然而,直到现在(zài),还没有任何电子技术能(néng)够真实(shí)地模拟人(rén)类(lèi)的疼痛感。
近日,来自澳大(dà)利亚的科学家(jiā)突破了这一(yī)局限,开发了(le)一种(zhǒng)可以像真实皮肤那样对疼痛产生反应(yīng)的(de)电子人造皮肤。通过模仿人体的即时反馈响应,可以“复制”人类皮(pí)肤感知疼(téng)痛的方式,并能以与神经信号传送到大(dà)脑的相同速度(dù)对疼痛感觉做(zuò)出反应(yīng),即(jí)当压力(lì)、温度达到令人痛苦的(de)阈值时(shí),它会立(lì)即(jí)做出反应。
这(zhè)项(xiàng)技术为更好的修复术、更(gèng)智能的机器人(rén)以及皮肤移植的非侵入性替代品提(tí)供了(le)更(gèng)多(duō)的可能。这项新研(yán)究发表在《先进(jìn)智能系统》(Advanced Intelligent Systems)杂(zá)志上,并申请了临时专利。
在(zài)论文中,研究团队(duì)主要展示了三个关(guān)键的皮肤感受器:环(huán)层小体(tǐ)、热感受器和痛觉感受器。其中,环层小体(lamellar corpuscle)又名潘申尼(ní)小(xiǎo)体(pacinian corpuscle),呈卵圆形或球形,直(zhí)径(jìng) 1-4mm。在生(shēng)物(wù)体中,它广泛分布(bù)在皮下组(zǔ)织、肠系膜、韧带和关节囊(náng)等处,主要作(zuò)用是感(gǎn)受(shòu)压觉(jiào)和振动(dòng)觉。
此外,在这项研究中,还结合(hé)了该团队(duì)先(xiān)前已获专利的三项(xiàng)技术,具体(tǐ)包括:
可拉伸电(diàn)子产品:即将氧化(huà)物材料与(yǔ)生物相容性有(yǒu)机硅相结合(hé),可(kě)提供透明(míng)、坚固的可穿戴电子产品。
具(jù)有温度反应性的涂层:一种比(bǐ)头(tóu)发丝细 1000 倍的涂(tú)层,由一(yī)种能(néng)对温(wēn)度(dù)产生反应的材料(liào)制成。
模仿大脑记忆的电子细胞:可模仿大(dà)脑长期记忆,回忆、保留先前的信息。
事实上,虽然利用一些现(xiàn)有技术,可(kě)以通(tōng)过电信号来(lái)模拟不同程度的疼痛,但这款(kuǎn)人造皮肤可以(yǐ)对(duì)真实的(de)机械压力、温度和疼痛做(zuò)出反应,并发出(chū)正(zhèng)确的电子响应。
这就意(yì)味着,这款(kuǎn)人造(zào)皮(pí)肤可以(yǐ)分辨出手(shǒu)指轻轻触碰别针和用别针刺伤(shāng)自己这(zhè)两者之间的区别,而之前的电子设备(bèi)是(shì)无法做到的。而令人工智能拥有痛觉,也将成为人工智能(néng)发展重要的一步(bù)。