人造皮膚有了「感覺」，人造神經系統了解一下

設想一下，有一天你的家庭機器人不小心被重物砸了一下腳，然後跟真人一樣可憐巴巴地對著你撒嬌喊痛，你可能還會耐心地安慰它……放心，不是鬧鬼了，而是你的機器人有「感覺」了。

近日，頂尖學術期刊《科學》上刊登了一項來自鮑哲南教授團隊的突破性研究。在這項研究中，科學家們開發出了一款全新的人造神經系統，並成功用它實現了對觸覺的模擬，這項研究為假肢製造、人造皮膚邁出了第一步，或許有一天會給機器人某種反射能力。

在未來，機器人不僅會有人的外形，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。面對如此「有血有肉」的機器人，你還能只把其作為一個機器來看待嗎？而除了將這項研究應用在機器人身上，我們還能利用人造神經系統做些什麼呢？

搭載了神經的人造皮膚，能為我們做些什麼

1.青春永駐的秘密

在電影《重返20歲》的設定里，楊子姍飾演的「奶奶」一旦出血，皮膚上就會出現皺紋，而在電影最後，因為給孫子獻血，妙齡女郎還是重回了老年人的狀態。

要說電影里防止皮膚衰老還真是比現實生活中容易得多，只要堅持不流血就行了。但是在現實生活里，護膚、打針、激光、拉皮，女人們為了減緩皮膚衰老，減少皮膚皺紋可謂是無所不用其極。然而，皺紋會有的，黃斑會有的，該老還是要老的。

那麼，如何才能永遠讓自己的皮膚光滑又細膩呢？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，人們在人造皮膚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、附著性和抗拉強度的聚硅氧烷合成了一種透明聚合物薄膜，用來保護皮膚並減少皮膚水分的流失。

對於人造皮膚未來的研發方向，EPISKIN體外重建皮膚中心還將致力於探索研發更加複雜精細的重建皮膚及皮膚附屬器模型，例如含有毛囊、汗腺等更接近於真實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感測材料。在很多人看來，手感覺到溫度是理所當然的，卻不會有人去思考從皮膚到大腦的信號傳遞過程。

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

斯坦福大學鮑哲南教授領導的團隊一直想要打造有觸覺的人造皮膚，而這種「人造皮膚」本質上其實是一種獨特的電子元件，它利用敏感的電子材料製成，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系統，對於愛美的人們來說未嘗不是一種福音。畢竟，人造皮膚不僅永遠年輕鮮嫩，還帶有自動感知系統，覆蓋成功後，簡直一勞永逸。

2.觸覺語言的啟蒙

《聆聽寂靜》是一部根據真實故事改編的電影，女主人公因為小時候注射慶大黴素過量而喪失了聽力，從此進入了一個無聲的世界。習慣了無聲的主人公為了能讓別人明白她的意思，漸漸學會了用畫畫和別人溝通，也因此體會到了愛和快樂。

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行交流。而這個方法，可以基於這個人造神經系統，開發觸摸的通信功能。

正常人的耳蝸能把聲音轉化為頻率發送到大腦由其解碼，但聾啞人或有相關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系統來代替耳朵，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備，而B員工使用計算機程序，將壓力信號傳送至A的手臂，供其讀取信息。

如此，開發出全新的「觸覺辭彙」，不僅有利於實現正常人與聾啞人之間的交流，還有利於打破語言障礙。只要通過人造皮膚的電感測信號，所有人都能直接交流。

斯坦福大學（對，又是它）還有一項實驗，在這個實驗中，人工神經能夠區分盲文字母，這也為我們上述的功能提供了技術基礎。而除此之外，他們在感測器上以不同的方向滾動一個圓柱體，人工神經能夠精確地檢測到運動方向。而這個技術突破，或許能為智能診脈帶來一些便利。

人造神經的bug，你能接受嗎

經典電影《阿甘正傳》塑造了一個自強不息的主人公形象，主人公阿甘一生都在奔跑，他曾經奔跑著橫穿了整個美國。在電影里，阿甘的奔跑依靠的是他堅強的意志。但是在現實生活里，即便你的意志不夠堅強，也能實現這樣的長途奔跑，而你依靠的，是被人工製造的「感覺」。

在上文提到的人造神經系統的研究中，研究小組測試了系統產生反射和觸覺的能力。他們將人工神經連接到蟑螂的腿上，並對他們的觸覺感測器施加微小的壓力增量。電子神經元將感測器信號轉換為數字信號，並通過突觸晶體管將其傳遞出去，當觸覺感測器上的壓力增加或減少時，蟑螂的腿就隨著壓力或多或少地劇烈地抽搐。

也就是說，人工神經系統可以讓載體產生反射性運動。拿驚跳反射（Startle reflex）亦稱莫羅氏反射（moro reflex）來舉例，這是動物被突發性的強感覺刺激誘發的一種防禦性反射，表現為面部及軀體肌肉的快速收縮，之後往往還伴隨著當下行為的中止以及心率的增加。

參照這個反射，如果肌肉內植入這個系統，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感測器不斷地施加了壓力，你可能會控制不住自己的某塊肌肉，而如果這塊肌肉位於你的臉上，你的表情大概不會很好看……

當然了，應該不會有人這麼惡趣味想要「欣賞」你抽搐的表情，但人們能夠遠程控制載體（也就是皮膚或者假肢）的觸覺，這感覺恐怕不太美妙。

面對這樣的問題，將體外的觸覺感測器移植到體內，連接人造神經系統與大腦恐怕是最好的辦法，但這個辦法還面臨著很大的技術難度。而一旦這個技術實現了突破，相信柔性電路將有無窮的潛力。

結論：

數年後，也許你的生活將是這樣的：你臉上的皮膚自然細膩，能夠感受春風的吹拂；你手臂上的人造皮膚能與聾啞人進行交流；手腕上的人造皮膚能隨時監測心率、血糖，實現智能把脈；你的整個身體可能成為一個「網路中心」，體內的信息跟外界產生連接……

想一想，你願意接受這樣的生活嗎？

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