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导读 据美国北卡罗莱纳州立大学官网近日报道，该校与中国江南大学的研讨人员协作开发出一种无需任何集中式处置就能够感知、计算和响应的结构。这项技术有望应用于软体机器人、人机接口、义肢装置、新型显现器等一系列范畴。 背景 传统的机器，例如笔记本电脑或者机器人，都依赖于集中式处置的刚性电子元器件来执行计算并处置信息。
（图片来源：Michael Dickey/ 北卡罗莱纳州立大学） 相似地，脊椎动物也会采用大脑来集中处置信息，不同之处在于大脑是柔软的。
（图片来源：Michael Dickey/ 北卡罗莱纳州立大学） 无论是机器还是人类，信息都会发往中央位置中止处置，然后再由中央位置发出指令。举例来说，当我们用手触摸一个苹果时，大脑会采集到相应的信息，计算之后作出响应，使手能够抓住这个苹果。 那么，能否能够不经大脑的计算和处置，直接让手来中止感知与运算，然后作出响应，抓住这个苹果呢？也就是说，假如将大脑比作中央处置器，手比作传感器，那么能否让传感器不经过中央处置器来自行运算并作出响应呢？
（图片来源：Michael Dickey/ 北卡罗莱纳州立大学） 显然，目前关于人类来说，这个“不经大脑”的假定是不真实际的。但是，一种神奇的动物却能够做到，它就是章鱼（又称八爪鱼）。
章鱼（图片来源：维基百科） 与人类相比，章鱼大脑的控制才干要自由得多。百分之四十的神经元集中在章鱼的大脑，而其他的百分之六十则平均地散布于章鱼的触腕，这种共同的神经元散布方式，使得章鱼的每一根触腕都似乎一个大脑。这也意味着，肢体运动的计划、计算和执行都能够由触腕自己完成，而且章鱼的触腕即便切下来也能自行运动。
（图片来源：Michael Dickey/ 北卡罗莱纳州立大学） 创新 遭到章鱼启示，美国北卡罗莱纳州立大学与中国江南大学的研讨人员协作开发出一种无需任何集中式处置就能够感知、计算和响应的结构，并发明出一种兼具机器人与计算机特性的设备。 这项工作的论文共同通讯作者、北卡罗莱纳州立大学化学与生物分子工程系教授迈克尔·迪基（Michael Dickey）表示：“我们称之为‘软触觉逻辑（soft tactile logic）’技术，并开发了一系列的原型，以展示这项技术在资料层面（传感器接纳输入的中央）中止决策的才干，而不是依赖于基于半导体集中式处置的逻辑系统。” “我们的计划遭到章鱼启示，章鱼不只具有一个集中式处置的大脑，也具有遍布其触腕的重要神经元结构。这样就增加了触腕基于觉得输入而不是来自大脑的直接指令中止‘决策’的可能性。” 技术 软触觉逻辑原型的中心是一种普通的结构：一种柔软、可拉伸的硅橡胶混合着可在不同温度下变色的颜料。这种染色的硅橡胶内含一些通道，通道中充溢了室温下呈液态的金属，有效地发明出湿软的金属线神经系统。
硅橡胶与热变色颜料（图片来源：Michael Dickey/ 北卡罗莱纳州立大学） 按压或者拉伸硅橡改动了液态金属的外形，增加了它的电阻，当电流经过时，又进步了它的温度。温度升高，触发周围温度敏感的染料产生颜色变更。换句话说，整体结构具有一种感知触摸与应力的可调理措施。
拉伸（图片来源：Michael Dickey/ 北卡罗莱纳州立大学）
按压（图片来源：Michael Dickey/ 北卡罗莱纳州立大学） 研讨人员也开发了其他的软触觉逻辑原型。在这些原型中，采用同样的动作，即经过触摸改动液态金属的外形，可将电能重新分配到网络中的其他部分，使资料变色、启动马达或者翻开灯光。
按压A点，马达翻开，LED翻开。（图片来源：Michael Dickey/ 北卡罗莱纳州立大学）
按压A点和B点，马达关闭，LED翻开。（图片来源：Michael Dickey/ 北卡罗莱纳州立大学） 在一个点上触摸硅橡胶产生的响应，与在两个点上触摸产生的响应不同。经过这种方式，系统能够执行简单的逻辑，以响应触摸。
（图片来源：Michael Dickey/ 北卡罗莱纳州立大学） 价值 这项技术有望应用于软体机器人、人机接口、义肢装置、新型显现器等一系列范畴。
（图片来源：Michael Dickey/ 北卡罗莱纳州立大学） 迪基表示：“这是一个概念考证性的演示，它展示了我们如何将决策设计到软资料中的新想法。生命体无需依赖一个刚性的集中式处置器展开决策。我们模仿了这种方式，采用完整柔软的资料，展示了基于资料的散布式逻辑。” 在生物系统中发现的复杂传感器与致动器的启示下，研讨人员们目前正在探求制造更复杂的柔性电路的措施。 关键字 软体机器人、散布式、义肢 参考资料 【1】Yang Jin, Yiliang Lin, Abolfazl Kiani, Ishan D. Joshipura, Mingqiao Ge, Michael D. Dickey. Materials tactile logic via innervated soft thermochromic elastomers. Nature Communications, 2019; 10 (1) DOI: 10.1038/s41467-019-12161-1 【2】https://news.ncsu.edu/2019/09/soft-tactile-logic/ |
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