呆板人可否像人类同样，拥有一层柔软、敏捷、能知冷知热的“皮肤”？近期，英国剑桥年夜学及伦敦年夜学学院的研究团队于《科学·呆板人学》杂志上发表一项结果：他们研发出一种新型柔性导机电器人“皮肤”，可同时感知压力、温度等，甚至可以区别多个接触点，以近似人类的方式获取周围情况信息。论文第一作者、剑桥年夜学工程系博士年夜卫—哈德曼于接管本报记者采访时暗示：“这款‘皮肤’由单一质料制成，仅需一种传感器，就可以同时辨认多种刺激，而且可塑造成各类繁杂外形，这于之前是难以实现的。”

　　人体皮肤内漫衍有觉得神经和运动神经，其神经末梢及非凡感触感染器广泛漫衍于表皮、真皮和皮下构造内，以感知体表里的各类刺激，孕育发生各类觉得，引起响应的神经反射。传统呆板人“皮肤”多依靠微电机体系，于外貌铺设年夜量微型传感器以模仿人类神经体系。然而这种方案制造工艺繁杂、软硬质料易分层、布局懦弱，且传感器之间常存于旌旗灯号滋扰，难以实现年夜面积部署，功效也远未到达人类皮肤的综合感知程度。

　　这次英国研究团队的主要冲破，是让呆板人用一种传感器就辨认出多种差别的刺激。这类名为“电阻抗断层扫描”的检测要领，经由过程于单层水凝胶膜周围设置32个电极，每一4个电极组合成1个丈量单位，可天生跨越86万种差别的电流路径组合，形成高密度、全笼罩的传感收集。好比，研究职员先经由过程一对于电极于水凝胶“皮肤”上施加微弱电流，当外于前提变化时，如温度升高、湿度转变、接触物体等，水凝胶的电学特征随之转变，进而使此前施加的电流发生变化。另外一对于电极则及时监测这一变化。经由过程阐发电流模式的差异，体系便可判定出这块“皮肤”遭到了甚么刺激。

　　因为“皮肤”时时刻刻都于接管外界传来的多种刺激，其孕育发生的“电旌旗灯号”繁杂多元。为有用处置惩罚这些信息反馈，研究团队引入人工智能算法练习，使体系可以或许自立进修并辨认哪些电极组合可以最有用地域分特定刺激。简而言之，这些电极作为“神经”，人工智能作为“年夜脑”，特定的电旌旗灯号被“年夜脑”辨认后解读为对于应的“觉得”，由此呆板人也有了“触觉体系”。

　　这次研究的另外一主要立异表现于其选用的柔性质料上。该质料为水凝胶，是一种极其亲水的三维收集布局凝胶，导电机能好、柔软可塑，对于机械力、温度及湿度均敏感。它可以直接塑造出繁杂的形态，例如等比例的成人手掌模子等。用水凝胶制成的仿真“皮肤”，越发柔软且有触觉，为构建高度仿生、机能不变的下一代人工皮肤体系奠基了质料基础。

　　“这项基在水凝胶及电阻抗断层扫描的多模态传感技能，不仅是呆板人感知与质料科学范畴的新冲破，还有表现了计较智能与生物仿生交融的新趋向。”北京年夜学进步前辈制造与呆板人学院传授喻俊志对于本报记者暗示，该研究以一层水凝胶、一圈电极及一套辨认体系冲破了人工皮肤传统设计瓶颈，用数据驱动的方式让柔性质料“学会”辨识繁杂信息。当人工皮肤能像人类皮肤同样邃密感知情况，人机交互的界限正被从头界说。

　　只管结果显著，可是该技能仍面对挑战。例如，水凝胶于空气中易掉水干裂，且于高温情况下机能不不变。别的，当前体系完成一次全区域扫描耗时较长，尚难满意高速交互需求。研究团队暗示，下一步将聚焦在开发更不变的新型水凝胶或者替换质料，并优化算法以晋升相应速率。

　　“不管怎样，给呆板人制造‘皮肤’意义庞大。”喻俊志暗示，“触觉”对于呆板人的转变不只是多了一种感官，而是可以或许晋升呆板人与外于情况的交互能力，帮忙其顺应越发繁杂的情况。将来，此类人工皮肤有望运用在人形呆板人、医疗康健监测、智能穿着装备、智能假肢、工业制造及灾后营救等范畴。同时，该技能也将鞭策柔性电子、智能质料及类脑感知体系等前沿科技进一步成长。（褚君）