從穿戴式到電子皮膚，柔性設備才是未來

撰文 | 陳兆芃（德國宇航中心機器人及機電一體化中心高級研究員）

《星球大戰》中， Luke Skywalker的機械手擁有完整的感覺能力，能夠非常靈敏地感覺到外界壓力。30年過去了，電影中的畫面幾近成為現實，電子皮膚正在成為未來電子工業發展的一個重要方向和趨勢。

F2科學峰會特別設置了「柔性電子器件的未來」議題，邀請鮑哲南、黃永剛、George M.Whitesides三大傑出科學家共同探討柔性電子器件的發展趨勢及前沿應用。為了深刻感受柔性電子器件的魅力，德國宇航中心機器人及機電一體化中心高級研究員、實驗室副主任，未來論壇的青創聯盟成員陳兆芃老師對議題提前進行了解讀。

隨著消費電子的蓬勃發展，可穿戴電子設備的形態愈加多樣化和人性化。柔性電子器件由於可與人體組織器官共形接觸，提供更加友好的人機交互方式，受到業界的廣泛關注。

在柔性電子器件的作用下，未來可穿戴設備就像是人體的「皮膚」。有了電子皮膚，我們就不用總是帶著移動設備，而且電子皮膚可以增強與周邊環境互動的方式，甚至創造出一種全新的交流方式。

柔性電子將「顛覆」智能手機時代

現在是智能手機時代，但其本質上還是一個很硬性的電子器件，包括現在的iWatch、谷歌眼鏡、VR，只能統稱為「智能設備」。然而「智能設備」距離「人工智慧」又有多遠呢?

現在的可穿戴「智能」設備多是可編程機器，不具有人工智慧內涵。機器只有感知能力，本質上還是在人類設定的規則下按部就班的進行操作。實踐人工智慧，需要在在思維上進行調整，而對可穿戴智能來說，從設備那裡取得數據並且實現學習能力，才是柔性電子設備的核心。

將人工智慧和可穿戴等柔性智能設備結合起來，賦予智能設備自然的交互能力和學習能力，根據場景為用戶做推薦，依靠設備採集的信息對用戶的行為進行更細緻的「猜測」，只有如此，可穿戴智能設備才能更為人性化和智能的滿足人類的日常工作及生活需求。

電子皮膚讓機械手「有感覺」

鮑哲南教授發明的人造電子皮膚可以像真正的皮膚一樣處理和傳導感覺信號數據，並且能夠和人類的神經系統有效的結合起來，將感覺傳導給神經系統。

給機械手「植皮」將重新定義身體和假肢之間的關係，不僅能修補缺陷或進行替代，更可以進一步擴展，使得人體感知能力進一步補充和延伸。

電子皮膚不僅能夠幫助機器人更好地適應周圍的環境，也能使其獲得實時的「自體感受」。這種功能使得機器人的四肢運動更為精確，行進更為穩定。

「黑科技」女神鮑哲南

鮑哲南教授是柔性電子領域的泰斗級人物。斯坦福大學化學工程學department chair and K.K. Lee教授、化學教授和材料科學與工程教授，斯坦福大學可穿戴電子中心創始人和主任，美國工程院院士，未來科學大獎科學委員會委員，這一系列頭銜足以說明她的學術地位。

她所從事的關於「人造皮膚」的研究，取得了世人矚目的成果，被媒體稱為當今世界化學工程領域的「黑科技」。2015年，鮑哲南教授因「能傳導觸覺的人工皮膚」相關工作，入選Nature評選的十大年度人物；2016年，因在柔性電子器件的有機半導體材料領域的貢獻，當選美國工程院院士。

在眾多從事材料科學研究的後輩眼中，她可以說是一位不折不扣的「學術女神」。2018年，鮑哲南團隊在柔性電子領域實現了製造工藝的飛躍，首次成功開發出更易量產的高密度、高靈敏度可拉伸晶體管陣列（OTFT），這一成果在電子皮膚等研究中具有突破性意義。鮑哲南在理工男佔據主流的柔性電子研究領域做到了全球頂尖。

哈佛神級化學家

George M. Whitesides是哈佛大學 Woodford L. and Ann A. Flowers University 講席教授，美國藝術與科學學院院士，美國工程院院士，美國國家發明家科學院院士，美國科學院院士。2011年獲得了所有活化學家的最高Hirsch指數評級。

Whitesides參與創辦了12家公司，總市值超過200億美元。他是多家科學期刊的編輯顧問委員會成員，同時撰有1200多篇科學論文，擁有至少134項專利發明。

2011年最有影響力的活化學家。先後獲得美國化學學會的純化學ACS獎（1975年）， Arthur C. Cope獎（1995年），國家科學獎章（1998年），京都材料科學與工程獎（2003年），Gabbay獎（2004年），丹大衛獎（2005年），韋爾奇化學獎（2005年），AIC金獎（2007年），和普里斯特利獎章（2007年），ACS授予的最高榮譽。

作者簡介

德國宇航中心機器人及機電一體化中心高級研究員、實驗室副主任，未來論壇青創聯盟成員；帶領團隊成功研製了目前世界範圍內複雜度和集成程度最高的內置式模塊化多指機器人靈巧手之一：多感測器五指機器人靈巧手DLR/HIT II，在2016年獲得德宇航Manfred-Fuchs-Preis技術創新及轉化獎。

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