人造皮膚有了“感覺”，人造神經(jīng)系統(tǒng)了解一下

　　設(shè)想一下，有一天你的家庭機(jī)器人不小心被重物砸了一下腳，然后跟真人一樣可憐巴巴地對(duì)著你撒嬌喊痛，你可能還會(huì)耐心地安慰它……放心，不是鬧鬼了，而是你的機(jī)器人有“感覺”了。

　　近日，頂尖學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上刊登了一項(xiàng)來自鮑哲南教授團(tuán)隊(duì)的突破性研究。在這項(xiàng)研究中，科學(xué)家們開發(fā)出了一款全新的人造神經(jīng)系統(tǒng)，并成功用它實(shí)現(xiàn)了對(duì)觸覺的模擬，這項(xiàng)研究為假肢制造、人造皮膚邁出了第一步，或許有一天會(huì)給機(jī)器人某種反射能力。

　　在未來，機(jī)器人不僅會(huì)有人的外形，其皮膚也不再是鋼鐵和橡膠，而是如同真正的人的皮膚一樣，有觸覺、溫覺、痛覺等。面對(duì)如此“有血有肉”的機(jī)器人，你還能只把其作為一個(gè)機(jī)器來看待嗎?而除了將這項(xiàng)研究應(yīng)用在機(jī)器人身上，我們還能利用人造神經(jīng)系統(tǒng)做些什么呢?

　　搭載了神經(jīng)的人造皮膚，能為我們做些什么

　　1.青春永駐的秘密

　　在電影《重返20歲》的設(shè)定里，楊子姍飾演的“奶奶”一旦出血，皮膚上就會(huì)出現(xiàn)皺紋，而在電影最后，因?yàn)榻o孫子獻(xiàn)血，妙齡女郎還是重回了老年人的狀態(tài)。

　　要說電影里防止皮膚衰老還真是比現(xiàn)實(shí)生活中容易得多，只要堅(jiān)持不流血就行了。但是在現(xiàn)實(shí)生活里，護(hù)膚、打針、激光、拉皮，女人們?yōu)榱藴p緩皮膚衰老，減少皮膚皺紋可謂是無所不用其極。然而，皺紋會(huì)有的，黃斑會(huì)有的，該老還是要老的。

　　那么，如何才能永遠(yuǎn)讓自己的皮膚光滑又細(xì)膩呢?答曰：人造皮膚。

　　從令人悚然的“人皮面具”到用化合物做的面膜面具，人們?cè)谌嗽炱つw上一直下了不少的功夫。比如，麻省理工曾利用具有良好彈性、透氣性、附著性和抗拉強(qiáng)度的聚硅氧烷合成了一種透明聚合物薄膜，用來保護(hù)皮膚并減少皮膚水分的流失。

　　對(duì)于人造皮膚未來的研發(fā)方向，EPISKIN體外重建皮膚中心還將致力于探索研發(fā)更加復(fù)雜精細(xì)的重建皮膚及皮膚附屬器模型，例如含有毛囊、汗腺等更接近于真實(shí)皮膚狀況的皮膚模型。

　　以上種種研究，可以說是將“人造皮膚”打造得非常纖薄自然了。然而，皮膚不僅僅是為了覆蓋我們的肌肉而存在，它也是一種非常有用的傳感材料。在很多人看來，手感覺到溫度是理所當(dāng)然的，卻不會(huì)有人去思考從皮膚到大腦的信號(hào)傳遞過程。

　　其實(shí)，在日常生活中，我們不僅可以依靠視覺來確認(rèn)我們已經(jīng)成功地抓住了物體，還可以通過皮膚的感知來確認(rèn)。這種“感知”也是所有人希望“人造皮膚”能夠必備的一種能力，從而使它們?cè)谠S多不同的部位或者器官中變得更加有用、更加真實(shí)。

　　斯坦福大學(xué)鮑哲南教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)一直想要打造有觸覺的人造皮膚，而這種“人造皮膚”本質(zhì)上其實(shí)是一種獨(dú)特的電子元件，它利用敏感的電子材料制成，可以被拉伸，能夠感受到微小的壓力帶來的電流變化。

　　如果人造皮膚能夠成功地搭載人造神經(jīng)系統(tǒng)，對(duì)于愛美的人們來說未嘗不是一種福音。畢竟，人造皮膚不僅永遠(yuǎn)年輕鮮嫩，還帶有自動(dòng)感知系統(tǒng)，覆蓋成功后，簡直一勞永逸。

　　2.觸覺語言的啟蒙

　　《聆聽寂靜》是一部根據(jù)真實(shí)故事改編的電影，女主人公因?yàn)樾r(shí)候注射慶大霉素過量而喪失了聽力，從此進(jìn)入了一個(gè)無聲的世界。習(xí)慣了無聲的主人公為了能讓別人明白她的意思，漸漸學(xué)會(huì)了用畫畫和別人溝通，也因此體會(huì)到了愛和快樂。

　　在這部電影里，我們或許可以思考，除了繪畫，我們還需要找到一種方法，讓聾啞人能夠與正常人進(jìn)行交流。而這個(gè)方法，可以基于這個(gè)人造神經(jīng)系統(tǒng)，開發(fā)觸摸的通信功能。

　　正常人的耳蝸能把聲音轉(zhuǎn)化為頻率發(fā)送到大腦由其解碼，但聾啞人或有相關(guān)身體障礙的人做不到。通過人造皮膚，我們可以用皮膚上的人造神經(jīng)系統(tǒng)來代替耳朵，將信息傳輸給大腦。

　　Facebook曾展示過與此相似的概念，在其公開的視頻中，兩名Facebook員工已可以通過觸摸來交談。A員工的胳膊上佩戴著電子設(shè)備，而B員工使用計(jì)算機(jī)程序，將壓力信號(hào)傳送至A的手臂，供其讀取信息。

　　如此，開發(fā)出全新的“觸覺詞匯”，不僅有利于實(shí)現(xiàn)正常人與聾啞人之間的交流，還有利于打破語言障礙。只要通過人造皮膚的電傳感信號(hào)，所有人都能直接交流。

　　斯坦福大學(xué)(對(duì)，又是它)還有一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，人工神經(jīng)能夠區(qū)分盲文字母，這也為我們上述的功能提供了技術(shù)基礎(chǔ)。而除此之外，他們?cè)趥鞲衅魃弦圆煌姆较驖L動(dòng)一個(gè)圓柱體，人工神經(jīng)能夠精確地檢測到運(yùn)動(dòng)方向。而這個(gè)技術(shù)突破，或許能為智能診脈帶來一些便利。

　　人造神經(jīng)的bug，你能接受嗎

　　經(jīng)典電影《阿甘正傳》塑造了一個(gè)自強(qiáng)不息的主人公形象，主人公阿甘一生都在奔跑，他曾經(jīng)奔跑著橫穿了整個(gè)美國。在電影里，阿甘的奔跑依靠的是他堅(jiān)強(qiáng)的意志。但是在現(xiàn)實(shí)生活里，即便你的意志不夠堅(jiān)強(qiáng)，也能實(shí)現(xiàn)這樣的長途奔跑，而你依靠的，是被人工制造的“感覺”。

　　在上文提到的人造神經(jīng)系統(tǒng)的研究中，研究小組測試了系統(tǒng)產(chǎn)生反射和觸覺的能力。他們將人工神經(jīng)連接到蟑螂的腿上，并對(duì)他們的觸覺傳感器施加微小的壓力增量。電子神經(jīng)元將傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并通過突觸晶體管將其傳遞出去，當(dāng)觸覺傳感器上的壓力增加或減少時(shí)，蟑螂的腿就隨著壓力或多或少地劇烈地抽搐。

　　也就是說，人工神經(jīng)系統(tǒng)可以讓載體產(chǎn)生反射性運(yùn)動(dòng)。拿驚跳反射(Startle reflex)亦稱莫羅氏反射(moro reflex)來舉例，這是動(dòng)物被突發(fā)性的強(qiáng)感覺刺激誘發(fā)的一種防御性反射，表現(xiàn)為面部及軀體肌肉的快速收縮，之后往往還伴隨著當(dāng)下行為的中止以及心率的增加。

　　參照這個(gè)反射，如果肌肉內(nèi)植入這個(gè)系統(tǒng)，就有可能使得肌肉變得更加敏感，想一想，如果有人給你在體外的觸覺傳感器不斷地施加了壓力，你可能會(huì)控制不住自己的某塊肌肉，而如果這塊肌肉位于你的臉上，你的表情大概不會(huì)很好看……

　　當(dāng)然了，應(yīng)該不會(huì)有人這么惡趣味想要“欣賞”你抽搐的表情，但人們能夠遠(yuǎn)程控制載體(也就是皮膚或者假肢)的觸覺，這感覺恐怕不太美妙。

　　面對(duì)這樣的問題，將體外的觸覺傳感器移植到體內(nèi)，連接人造神經(jīng)系統(tǒng)與大腦恐怕是最好的辦法，但這個(gè)辦法還面臨著很大的技術(shù)難度。而一旦這個(gè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了突破，相信柔性電路將有無窮的潛力。

　　結(jié)論：

　　數(shù)年后，也許你的生活將是這樣的：你臉上的皮膚自然細(xì)膩，能夠感受春風(fēng)的吹拂;你手臂上的人造皮膚能與聾啞人進(jìn)行交流;手腕上的人造皮膚能隨時(shí)監(jiān)測心率、血糖，實(shí)現(xiàn)智能把脈;你的整個(gè)身體可能成為一個(gè)“網(wǎng)絡(luò)中心”，體內(nèi)的信息跟外界產(chǎn)生連接……

　　想一想，你愿意接受這樣的生活嗎?