近日，中科院深圳先進(jìn)院集成技術(shù)研究所神經(jīng)工程中心與德國馬克思普朗克聚合物研究所有機(jī)電子研究團(tuán)隊合作，以深圳先進(jìn)院為第一單位在Science Advances發(fā)表了題為“An artificial remote tactile device with 3D depth-of-field sensation”的文章。朱珊珊助理研究員為第一作者，李光林研究員、Prof. Paschalis Gkoupidenis和邰艷龍研究員為共同通訊作者，深圳先進(jìn)院腦認(rèn)知與腦疾病研究所李驍健研究員等人對該論文腦機(jī)接口方面提供支持。
柔性觸覺神經(jīng)形態(tài)器件已成為人機(jī)協(xié)同發(fā)展的重要動力，然而，用人工智能實現(xiàn)其功能并進(jìn)一步超越人類智能還面臨著許多障礙與挑戰(zhàn)。在這項工作中，研究團(tuán)隊提出了一種可拉伸自供能三維遙感觸覺器件(3D remote tactile device, 3D-RTD)，其通過導(dǎo)電-介電異質(zhì)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對外界物體在景深方向(depth-of-field, DOF)機(jī)械運(yùn)動的感知。
該器件能夠通過感知信號的正/負(fù)、頻率及振幅與外界物體DOF運(yùn)動建立精確的邏輯關(guān)系。其感知機(jī)制通過靜電場理論和多物理場模擬來揭示，感知性能通過微觀/宏觀交互的人工-生物混合系統(tǒng)進(jìn)行驗證。最后，作為神經(jīng)界面貼片，3D-RTD的感知增強(qiáng)和輔助交互功能在避障場景中進(jìn)行了演示，即大鼠在昏暗的環(huán)境中行走，在非接觸狀態(tài)下感受到潛在危險并傳遞信號給大腦，同時發(fā)生動作反饋，實現(xiàn)感覺-感知-交互全過程，這是傳統(tǒng)的二維接觸式傳感器無法實現(xiàn)的。該工作展示了3D-RTD的場景聯(lián)系與邏輯識別能力，并可與生物感知相結(jié)合，為多模態(tài)神經(jīng)形態(tài)器件和類腦智能提供了一種新的選擇。
該工作得到了中國科學(xué)院人機(jī)智能協(xié)同系統(tǒng)重點實驗室、粵港澳人機(jī)智能協(xié)同系統(tǒng)聯(lián)合實驗室、深圳人工智能與機(jī)器人研究院及國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院海外人才項目、中國博士后基金、深圳市科技計劃、深圳先進(jìn)院創(chuàng)新基金等資助。
圖1 文章線上截圖
圖2 一種超越皮膚功能的三維景深觸覺器件
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