史丹佛大學開發出仿生神經系統,有望應用於義肢上

(圖:Kevin Craft)

史丹佛大學( Stanford University )及首爾大學( Seoul National University )的聯合團隊,日前開發出了能夠感測觸覺並作出反應的仿生神經系統。將有望結合人工皮膚,恢復截肢者的觸覺。未來甚至能夠在機器人中建構如人類的反射神經功能。其研究已發表於《科學》( Science )中。

仿生神經系統

此仿生神經系統由三個元件構成,首先為能夠感測微小壓力的觸覺感測器。接著感測器會將壓力轉換成數位訊號,經由具有彈性的電子神經傳送並刺激由生物神經突觸( synaptic )為模型所設計的仿生突觸,並作出反應。

此仿生突觸為整個仿生系統最重要的元件,正如首爾大學研究員李武泰( Tae-Woo Lee )表示:「生物神經系統中的突觸可以作為訊號的中繼站,能夠儲存資訊並做出簡單的反應。而我們開發出的仿生突觸同樣具有這些重要的功能」。

反應

研究團隊進一步讓此系統「學習」如何根據訊號的強度、頻率,進行辨識並作出簡單的反應。在其中一項實驗中,其將此系統連接上蟑螂的腳上並逐漸提升給予觸覺感測器微小壓力,而感測器傳送出的數位訊號在經過電子神經並刺激仿生突觸後,能夠使蟑螂的腳部根據壓力的大小而有相對應的抽蓄反應;而在另一個實驗中,研究人員能夠透過觸覺感測器所傳回的訊號,分辨出點字卡上的字母。

未來發展

此仿生神經系統仍在初期發展階段,若要發展成應用於義肢上的人工皮膚,還缺少了感測熱力等刺激源的感測器。且必須具有一定的彈性,並將訊號傳送至大腦中。研究人員也希望能夠開發出更節能的感測器,應用於機器人上,提供人類一樣的感知及反應能力,提升其敏捷性。

 

參考資料:

  1. Stanford University. (2018, May 29). An artificial nerve system gives prosthetic devices and robots a sense of touch | Stanford News. STANFORD
  2. Sympathetic-Afferent Coupling in the Afferent Nerve Fiber, Neurophysiological Experiments. (n.d.). SpringerReference. doi:10.1007/springerreference_124337
Kyle
編輯,臺灣科技大學材料科學與工程系學生,平日喜歡閱讀、騎車,衝浪。

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