科學家制出具有觸覺的人造皮膚

    覆蓋在一隻手上的人造電子皮膚藝術概念圖。這種人造皮膚將具有令人難以置信的觸覺和敏感度。

    北京時間9月14日消息，據國外媒體報道，生物技術天才們已經設計出具有觸覺的電子皮膚，這種人造皮膚可以用在下一代機器人和假肢上。科學家在英國《自然材料》雜誌上説，這種目前還處於實驗室檢測階段的材料，對外界作出反應的最小壓力範圍，幾乎跟人類皮膚一樣，而且反應速度相同。

    他們認為，雖然目前它還存在很大障礙，但這一成就是個巨大的進步，它有望利用更智慧、有觸覺的升級版本，取代當今這些笨拙的機器人和假肢。加州大學伯克利分校的計算機科學副教授亞裏·賈維負責領導了其中一個科研組，他説：“人們通常都知道如何拿雞蛋才不會碎。如果我們想要一個可以上菜的機器人，我們希望它在上菜過程中不會打碎酒杯。我們還希望它能握住湯鍋，不讓它掉下來。”

    賈維科研組製成的“電子皮膚”由納米導線陣列組成。這個陣列是用粘在黏性聚酰亞胺薄膜上的鍺和硅製成。然後該科研組把納米晶體管放在上面，接著鋪上對壓力敏感的柔韌橡膠。他們製作的原型有49平方厘米大，它能發現0到15千帕的壓力，日常活動中敲擊鍵盤和手持物體，都需要這麼大的力氣。

    加利福尼亞州斯坦福大學的華裔副教授鮑哲南(Zhenan Bao)領導的另一個科研組，開發出一種不同方法。鮑哲南還是美國最優秀的女化學家之一。他們的方法是利用可隨壓力變化改變厚度的橡膠薄膜，並利用與該材料結合在一起的電容器測量壓力變化。不過這種橡膠薄膜不能伸展。鮑哲南説：“與人類的皮膚相比，我們這種方法的反應時間更快，不超過幾毫秒(幾千分之一秒)。也就是説在真實情況下，它立刻就能感覺到外界施加的壓力。”

    愛爾蘭都柏林聖三一學院的納米科學家約翰·波蘭德評論説，這些偉大成就是人工智慧領域的“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，目前在視覺和聽覺領域的替代品比較精良，而嗅覺和味覺方面的替代品相對比較落後。觸覺是公認的最大障礙。刷牙、翻報紙或給小孩穿衣服等一些日常簡單行為，也會難住當前的機器人。

    鮑哲南表示，這方面的發展以後還會遇到很多挑戰。其中之一是改進新傳感器。它們對恒定壓力産生反應，不過人類皮膚裏的感覺可能更複雜。因為真正的皮膚裏的壓力感覺細胞能發出不同頻率的信號，例如當感覺疼痛或刺耳時，信號的頻率會增強，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系統連接在一起，也是一個巨大挑戰。在遙遠的未來，也許最終我們能製造出一種跟人類皮膚功能一樣的人造皮膚，可以把它與胳膊裏的神經細胞連接在一起，恢復胳膊的感覺”。

    鮑哲南説：“最初我們設計的原型更像一種手持式裝置，或者是一個與其他皮膚有感覺的身體部位相連的裝置。該裝置産生的脈衝會對其他部位的皮膚産生刺激作用，告訴它‘我的(假肢)手正在接觸物體’。”以後的人造皮膚裏可能會佈滿各種對化學媒介、生物媒介、溫度、濕度、放射能或污染物質做出反應的傳感器。她説：“這也許對特殊應用途徑特別有用，例如我們希望把機器人送入太空等環境，對人類來説，這些環境充滿風險因素。在這種情況下，我們可以利用機器人收集信息，並將其傳回地球。”(孝文)