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受章鱼的启发,研究人员开发了一种无需任何集中处理就能感知、计算和响应的结构——创造了一种设备,它不是机器人,而是计算机,但兼具两者的特点。这项新技术有望用于各种应用,从软体机器人到假肢装置。
北卡罗来纳州立大学化学与生物分子工程学院美国铝合金教授的合著者迈克尔迪基(Michael Dickey)说:“我们称之为‘软触觉逻辑’,并开发了一系列原型,证明了它在材料层面做出决策的能力——传感器正在接收输入——而不是依赖于集中的、基于半导体的逻辑系统。
“我们的方法受到章鱼的启发,章鱼有一个集中的大脑,但整个手臂也有明显的神经元结构。这增加了手臂在没有大脑直接指导的情况下根据感觉输入做出决定的可能性。”
软触觉逻辑原型的核心是一种常见的结构:将在不同温度下变色的颜料混合到柔软可拉伸的硅胶中。彩色硅胶含有充满金属的通道,在室温下是液体,有效地形成一种软线神经系统。
或者挤压硅树脂使液态金属变形,当电流通过时,液态金属的电阻增加,温度升高。较高的温度会引起环境温度敏感染料的颜色变化。换句话说,整个结构具有可调节的传感触摸和应变的手段。
研究人员还开发了一个软触觉逻辑的原型,在这个原型中,同样的动作——通过触摸使液态金属变形——将电能重新分配给网络的其他部分,导致材料改变颜色,激活马达或打开灯。在一个位置触摸硅胶会产生与触摸两点不同的反应。这样,系统响应于触摸执行简单的逻辑。
“这是一个概念的证明,它展示了一种新的方式来思考如何将决策变成软材料,”Dickey说。
“有些生物可以在不依赖刚性中央处理器的情况下做出决策。模仿这种模式,我们展示了基于完全软性材料的分布式逻辑。”
研究人员正在探索制造更复杂的软电路的方法,其灵感来自生物系统中复杂的传感器和执行器。
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