【儀器網(wǎng) 材料化工】說起人造皮膚，你會想起什么？是治療皮膚損傷的再生醫(yī)學，還是科幻作品中外觀與人類毫無區(qū)別的機器人？電影《終結(jié)者》中，來自未來的生化機器人T-1000體表覆蓋著人工活體組織，這種仿真組織擁有和人類皮膚相似的功能，有觸覺、溫度，還會流汗?？茖W家們正試圖把這種存在于科學幻想中的材料變成現(xiàn)實。
近日，英國布里斯托爾大學的研究人員成功開發(fā)出一種模仿人類皮膚的硅膠薄膜。當手機、電腦等智能設(shè)備配置由這種擁有人類皮膚結(jié)構(gòu)的材料制作的設(shè)備時，就可以感知使用者的各種手勢，從而提供更好的人機交互體驗。雖然目前設(shè)備僅能辨別撓癢、戳、捏等有限的幾種手勢，但這卻是人工智能擁有“觸覺”的一大進步。
人造皮膚的研究開始是為了治療大面積的燒傷。傳統(tǒng)修復燒傷皮膚的方法是自體皮膚移植，即將患者身體其他部位的健康皮膚移植到燒傷部位。但是這種方法會在取皮部位留下新的傷疤，也不適用于大面積移植，而異體移植又面臨著排異反應。在這種情況下，科學家開始進行人造皮膚的研究。
1981年，哈佛醫(yī)學院教授約翰·伯克和麻省理工學院教授尼斯·亞拿斯利用牛組織和鯊魚軟骨合成了商業(yè)化的可再生人造皮膚。20世紀90年代后，人造皮膚已經(jīng)成功應用于大面積燒傷的治療。21世紀以后，人類已經(jīng)研究出多種可用于制作人造皮膚的材料。然而用于醫(yī)學治療的人造皮膚大多只是作為敷料、載藥膜等使用，當創(chuàng)面修復后，人造皮膚就會被人體自然吸收，遠遠無法作為真正皮膚的使用。
在科學家們還在探索制作完全替代自體皮膚的人造皮膚的方法時，另一個研究方向隨著人工智能的出現(xiàn)而興起——賦予機器和人類一樣的觸覺。2008年，美國宇航局的科學家將碳納米管與整容手術(shù)使用的橡膠聚合物結(jié)合在一起，開發(fā)出能將接觸表面的熱量傳遞給傳感器的人造皮膚。而在此之前，科學家就研制過能感受壓力和溫度的機器人皮膚。2015年，美國學者鮑哲南帶領(lǐng)的團隊利用光遺傳學，研制出可以向改造后的實驗鼠大腦神經(jīng)細胞傳遞電信號的人造皮膚。而在同一年，韓國科學家也研發(fā)出一款人造皮膚，在感知能力上表現(xiàn)優(yōu)異。前幾日英國科學家的研究成果也是這一領(lǐng)域的突破。
有觀點認為，兩種不同方向的人造皮膚是完全不同的概念。前者是修復受損皮膚的替代物，而后者只是像皮膚一樣的柔性電子傳感器，應該稱作電子皮膚。前者只用于醫(yī)療領(lǐng)域，而后者可應用于更廣闊的電子領(lǐng)域。目前看來，事實確實如此。電子皮膚除了成為人工智能的觸覺感受器，還可以幫助人類從假肢上獲得觸覺，甚至可以拋開“皮膚”的概念，僅作為輕薄柔軟的電子傳感器，為智能設(shè)備直接覆蓋或嵌入人體提供技術(shù)支持。
然而從長遠看，這兩種材料發(fā)展到后其實是殊途同歸。人工皮膚的終目標是制造可以替代人類的皮膚的材料，這難道不是電子皮膚的目標之一嗎？人類的皮膚也只是特殊的“傳感器”，皮膚接受外界信息，將其傳遞給大腦處理，這與電子皮膚的原理是一樣的。電子皮膚在生物中的應用試驗也可以說明人工皮膚只是電子皮膚仿真度更高的一個分支。
從人造皮膚誕生到現(xiàn)在還不到50年，人類已經(jīng)實現(xiàn)了技術(shù)的飛躍發(fā)展。雖然人造皮膚的研究還面臨這許多挑戰(zhàn)，但也許在有生之年，我們就可以看到像T-1000那樣外觀與人類幾乎沒有區(qū)別的機器人出現(xiàn)。
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