人造皮肤有了“感觉”，人造神经系统还远吗？

　　文|颜璇

　　来源|智能相对论（ID：aixdlun）

　　设想一下，有一天你的家庭机器人不小心被重物砸了一下脚，然后跟真人一样可怜巴巴地对着你撒娇喊痛，你可能还会耐心地安慰它……放心，不是闹鬼了，而是你的机器人有“感觉”了。

　　近日，顶尖学术期刊《科学》上刊登了一项来自鲍哲南教授团队的突破性研究。在这项研究中，科学家们开发出了一款全新的人造神经系统，并成功用它实现了对触觉的模拟，这项研究为假肢制造、人造皮肤迈出了第一步，或许有一天会给机器人某种反射能力。

　　在未来，机器人不仅会有人的外形，其皮肤也不再是钢铁和橡胶，而是如同真正的人的皮肤一样，有触觉、温觉、痛觉等。面对如此“有血有肉”的机器人，你还能只把其作为一个机器来看待吗？而除了将这项研究应用在机器人身上，我们还能利用人造神经系统做些什么呢？

　　搭载了神经的人造皮肤，能为我们做些什么？

　　1、青春永驻的秘密

　　在电影《重返20岁》的设定里，杨子姗饰演的“奶奶”一旦出血，皮肤上就会出现皱纹，而在电影最后，因为给孙子献血，妙龄女郎还是重回了老年人的状态。



　　要说电影里防止皮肤衰老还真是比现实生活中容易得多，只要坚持不流血就行了。但是在现实生活里，护肤、打针、激光、拉皮，女人们为了减缓皮肤衰老，减少皮肤皱纹可谓是无所不用其极。然而，皱纹会有的，黄斑会有的，该老还是要老的。

　　那么，如何才能永远让自己的皮肤光滑又细腻呢？答曰：人造皮肤。

　　从令人悚然的“人皮面具”到用化合物做的面膜面具，人们在人造皮肤上一直下了不少的功夫。比如，麻省理工曾利用具有良好弹性、透气性、附着性和抗拉强度的聚硅氧烷合成了一种透明聚合物薄膜，用来保护皮肤并减少皮肤水分的流失。



　　以上种种研究，可以说是将“人造皮肤”打造得非常纤薄自然了。然而，皮肤不仅仅是为了覆盖我们的肌肉而存在，它也是一种非常有用的传感材料。在很多人看来，手感觉到温度是理所当然的，却不会有人去思考从皮肤到大脑的信号传递过程。

　　其实，在日常生活中，我们不仅可以依靠视觉来确认我们已经成功地抓住了物体，还可以通过皮肤的感知来确认。这种“感知”也是所有人希望“人造皮肤”能够必备的一种能力，从而使它们在许多不同的部位或者器官中变得更加有用、更加真实。

　　斯坦福大学鲍哲南教授领导的团队一直想要打造有触觉的人造皮肤，而这种“人造皮肤”本质上其实是一种独特的电子元件，它利用敏感的电子材料制成，可以被拉伸，能够感受到微小的压力带来的电流变化。

　　如果人造皮肤能够成功地搭载人造神经系统，对于爱美的人们来说未尝不是一种福音。毕竟，人造皮肤不仅永远年轻鲜嫩，还带有自动感知系统，覆盖成功后，简直一劳永逸。

　　2、 触觉语言的启蒙

　　《聆听寂静》是一部根据真实故事改编的电影，女主人公因为小时候注射庆大霉素过量而丧失了听力，从此进入了一个无声的世界。习惯了无声的主人公为了能让别人明白她的意思，渐渐学会了用画画和别人沟通，也因此体会到了爱和快乐。



　　在这部电影里，我们或许可以思考，除了绘画，我们还需要找到一种方法，让聋哑人能够与正常人进行交流。而这个方法，可以基于这个人造神经系统，开发触摸的通信功能。

　　正常人的耳蜗能把声音转化为频率发送到大脑由其解码，但聋哑人或有相关身体障碍的人做不到。通过人造皮肤，我们可以用皮肤上的人造神经系统来代替耳朵，将信息传输给大脑。

　　Facebook曾展示过与此相似的概念，在其公开的视频中，两名Facebook员工已可以通过触摸来交谈。A员工的胳膊上佩戴着电子设备，而B员工使用计算机程序，将压力信号传送至A的手臂，供其读取信息。

　　如此，开发出全新的“触觉词汇”，不仅有利于实现正常人与聋哑人之间的交流，还有利于打破语言障碍。只要通过人造皮肤的电传感信号，所有人都能直接交流。

　　斯坦福大学（对，又是它）还有一项实验，在这个实验中，人工神经能够区分盲文字母，这也为我们上述的功能提供了技术基础。而除此之外，他们在传感器上以不同的方向滚动一个圆柱体，人工神经能够精确地检测到运动方向。而这个技术突破，或许能为智能诊脉带来一些便利。

　　人造神经的bug，你能接受吗？

　　经典电影《阿甘正传》塑造了一个自强不息的主人公形象，主人公阿甘一生都在奔跑，他曾经奔跑着横穿了整个美国。在电影里，阿甘的奔跑依靠的是他坚强的意志。但是在现实生活里，即便你的意志不够坚强，也能实现这样的长途奔跑，而你依靠的，是被人工制造的“感觉”。



　　在上文提到的人造神经系统的研究中，研究小组测试了系统产生反射和触觉的能力。他们将人工神经连接到蟑螂的腿上，并对他们的触觉传感器施加微小的压力增量。电子神经元将传感器信号转换为数字信号，并通过突触晶体管将其传递出去，当触觉传感器上的压力增加或减少时，蟑螂的腿就随着压力或多或少地剧烈地抽搐。



　　也就是说，人工神经系统可以让载体产生反射性运动。拿惊跳反射（Startle reflex）亦称莫罗氏反射（moro reflex）来举例，这是动物被突发性的强感觉刺激诱发的一种防御性反射，表现为面部及躯体肌肉的快速收缩，之后往往还伴随着当下行为的中止以及心率的增加。

　　参照这个反射，如果肌肉内植入这个系统，就有可能使得肌肉变得更加敏感，想一想，如果有人给你在体外的触觉传感器不断地施加了压力，你可能会控制不住自己的某块肌肉，而如果这块肌肉位于你的脸上，你的表情大概不会很好看……

　　当然了，应该不会有人这么恶趣味想要“欣赏”你抽搐的表情，但人们能够远程控制载体（也就是皮肤或者假肢）的触觉，这感觉恐怕不太美妙。

　　面对这样的问题，将体外的触觉传感器移植到体内，连接人造神经系统与大脑恐怕是最好的办法，但这个办法还面临着很大的技术难度。而一旦这个技术实现了突破，相信柔性电路将有无穷的潜力。

　　结论

　　数年后，也许你的生活将是这样的：你脸上的皮肤自然细腻，能够感受春风的吹拂；你手臂上的人造皮肤能与聋哑人进行交流；手腕上的人造皮肤能随时监测心率、血糖，实现智能把脉；你的整个身体可能成为一个“网络中心”，体内的信息跟外界产生连接……

　　想一想，你愿意接受这样的生活吗？

　　智能相对论（微信id：aixdlun）：深挖人工智能这口井，评出咸淡，讲出黑白，道出vb深浅。重点关注领域：AI+医疗、机器人、智能驾驶、AI+硬件、物联网、AI+金融、AI+安全、AR/VR、开发者以及背后的芯片、算法、人机交互等。