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音頻科普：讓機(jī)器人擁有人類的感覺
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音頻科普：讓機(jī)器人擁有人類的感覺
各位朋友大家好，歡迎收聽《科學(xué)播報(bào)》。一直以來(lái)，科學(xué)家一直努力讓機(jī)器擁有我們?nèi)祟惖母杏X，比如觸覺。然而，觸覺感官的模擬十分復(fù)雜，需要上千種感受器來(lái)感受不同類型的壓力，還要感受溫度和位置的變化等等。同時(shí)，這些復(fù)雜的信號(hào)還要經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)酱竽X。近來(lái)這項(xiàng)研究終于有了突破性的進(jìn)展，今天我們就來(lái)講講，科學(xué)家研發(fā)出了一種人造感覺神經(jīng)。這項(xiàng)研究由斯坦福大學(xué)鮑哲南的團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)，結(jié)果發(fā)表在了《科學(xué)》雜志上。
我們先來(lái)說(shuō)說(shuō)，生物傳入神經(jīng)系統(tǒng)的一系列反應(yīng)機(jī)制：首先，壓力要作用到生物體的感受器，這會(huì)引起感受電位的改變，而這種改變會(huì)觸發(fā)神經(jīng)元?jiǎng)幼麟娢坏漠a(chǎn)生。然后多個(gè)動(dòng)作電位通過(guò)神經(jīng)元之間形成的突觸匯合，最終實(shí)現(xiàn)信息處理。
人造感覺神經(jīng)模擬這種作用機(jī)理，同樣由觸覺感受器、人造神經(jīng)元和突觸晶體管構(gòu)成。
其中，觸覺感受器由一組壓力傳感器組成，負(fù)責(zé)感知壓力信號(hào)，由此產(chǎn)生相應(yīng)的電壓變化；與之相連的環(huán)形振蕩器相當(dāng)于人造神經(jīng)元，會(huì)將電壓變化轉(zhuǎn)變成電脈沖；最后，突觸晶體管將電脈沖輸出，形成完整的反射弧。
為了檢測(cè)該人造神經(jīng)是否與生物體相容，研究人員將人造感覺神經(jīng)與蟑螂腿的生物運(yùn)動(dòng)神經(jīng)相連，組合成生物-電子混合反射弧，來(lái)驗(yàn)證是否可以實(shí)現(xiàn)蟑螂腿的彈跳反射運(yùn)動(dòng)。當(dāng)人造感覺神經(jīng)接收到壓力的輸入時(shí)，經(jīng)特定放大器處理后信號(hào)會(huì)引起蟑螂腿部脛骨伸肌的興奮，實(shí)現(xiàn)了蟑螂腿的彈跳反射。
盡管從功耗的角度上來(lái)說(shuō)，這種人造感覺神經(jīng)仍然有非常大的提升空間。但是這種人造感覺神經(jīng)具有良好的生物兼容性、柔性和高靈敏度，可以探測(cè)不同方向的運(yùn)動(dòng)，甚至還能識(shí)別盲文。我們不難想象，這種人造觸覺神經(jīng)在機(jī)器人手術(shù)、義肢感觸等領(lǐng)域都將有很好的應(yīng)用前景，這對(duì)“機(jī)器觸覺”的實(shí)現(xiàn)也將是一項(xiàng)重大的進(jìn)展。
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各位朋友大家好，歡迎收聽《科學(xué)播報(bào)》。一直以來(lái)，科學(xué)家一直努力讓機(jī)器擁有我們?nèi)祟惖母杏X，比如觸覺。然而，觸覺感官的模擬十分復(fù)雜，需要上千種感受器來(lái)感受不同類型的壓力，還要感受溫度和位置的變化等等。同時(shí)，這些復(fù)雜的信號(hào)還要經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)酱竽X。近來(lái)這項(xiàng)研究終于有了突破性的進(jìn)展，今天我們就來(lái)講講，科學(xué)家研發(fā)出了一種人造感覺神經(jīng)。這項(xiàng)研究由斯坦福大學(xué)鮑哲南的團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)，結(jié)果發(fā)表在了《科學(xué)》雜志上。
我們先來(lái)說(shuō)說(shuō)，生物傳入神經(jīng)系統(tǒng)的一系列反應(yīng)機(jī)制：首先，壓力要作用到生物體的感受器，這會(huì)引起感受電位的改變，而這種改變會(huì)觸發(fā)神經(jīng)元?jiǎng)幼麟娢坏漠a(chǎn)生。然后多個(gè)動(dòng)作電位通過(guò)神經(jīng)元之間形成的突觸匯合，最終實(shí)現(xiàn)信息處理。
人造感覺神經(jīng)模擬這種作用機(jī)理，同樣由觸覺感受器、人造神經(jīng)元和突觸晶體管構(gòu)成。
其中，觸覺感受器由一組壓力傳感器組成，負(fù)責(zé)感知壓力信號(hào)，由此產(chǎn)生相應(yīng)的電壓變化；與之相連的環(huán)形振蕩器相當(dāng)于人造神經(jīng)元，會(huì)將電壓變化轉(zhuǎn)變成電脈沖；最后，突觸晶體管將電脈沖輸出，形成完整的反射弧。
為了檢測(cè)該人造神經(jīng)是否與生物體相容，研究人員將人造感覺神經(jīng)與蟑螂腿的生物運(yùn)動(dòng)神經(jīng)相連，組合成生物-電子混合反射弧，來(lái)驗(yàn)證是否可以實(shí)現(xiàn)蟑螂腿的彈跳反射運(yùn)動(dòng)。當(dāng)人造感覺神經(jīng)接收到壓力的輸入時(shí)，經(jīng)特定放大器處理后信號(hào)會(huì)引起蟑螂腿部脛骨伸肌的興奮，實(shí)現(xiàn)了蟑螂腿的彈跳反射。
盡管從功耗的角度上來(lái)說(shuō)，這種人造感覺神經(jīng)仍然有非常大的提升空間。但是這種人造感覺神經(jīng)具有良好的生物兼容性、柔性和高靈敏度，可以探測(cè)不同方向的運(yùn)動(dòng)，甚至還能識(shí)別盲文。我們不難想象，這種人造觸覺神經(jīng)在機(jī)器人手術(shù)、義肢感觸等領(lǐng)域都將有很好的應(yīng)用前景，這對(duì)“機(jī)器觸覺”的實(shí)現(xiàn)也將是一項(xiàng)重大的進(jìn)展。
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