模拟生物机械感觉神经的柔性有机电子学

国立首尔大学和斯坦福大学的研究人员利用灵活的有机装置来模拟人工感觉神经,模拟生物感觉传入神经。他们使用人工机械感觉神经来控制一个残疾的昆虫腿和区分盲文字符。

与传统的数字计算机相比,生物神经系统对于现实世界的问题具有强大的功能,如视觉图像处理、语音识别、触觉传感和运动控制。这启发了科学家和工程师从事神经形态计算、生物启发传感器、机器人控制和修复术。以前的方法涉及在传统的数字计算机和电路设计上使用传统的硅器件实现的软件级,其显示了与功耗、成本和多功能相关的关键问题。

该研究描述了基于柔性有机装置的人工机械感觉神经来模拟生物机械感觉神经。最近在我们的人工系统中采用了生物机械感觉神经的信息处理机制,”斯坦福大学的甄安宝说。

人工机械感觉神经由三个基本组成部分组成:机械感受器(电阻式压力传感器)、神经元(有机振子)和突触(有机电化学晶体管)。人工机械感受器的压力信息可以通过人工神经元转化为动作电位。多动作电位可以整合到人工突触中,以激活生物肌肉和识别盲文字符。

模仿生物系统的信号处理和功能的装置可以简化仿生系统的设计或降低功耗。研究人员说,有机器件是有利的,因为它们的功能特性可以被调节,它们可以以低成本打印在大面积上,并且它们像柔软的生物系统一样灵活。

国立首尔大学的研究者文涛旭和斯坦福大学的研究生Yeongin Kim和Alex Chortos使用他们的人工机械感觉神经来检测大规模的纹理和物体运动,并区分盲文字符。他们还将人工机械感觉神经连接到分离的昆虫腿和控制肌肉中的运动神经。

国立首尔大学教授Tae Woo Lee教授说:“我们的人工机械感觉神经可以用于仿生机器人和修复人体的舒适性。”李说,“帮助人类神经系统的人型机器人和假肢的发展。”加州残疾人可以从我们的工作中受益。

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