創新機器人皮膚模仿人類神經系統使用尖峰電路

人類的神經系統在解釋感覺信息方面非常擅長,儘管它依賴於可能讓計算領域難以理解的信號:在眾多神經元中傳輸的活動尖峰的混亂,這些尖峰與其他類似的信號融合。

如今,研究人員利用這種尖峰電路創造了一種人工機器人皮膚,模仿人類神經元中發現的某些關鍵的感覺信號傳輸和整合原理。雖然該系統包含了一些非神經元素,但它受益於市場上能夠利用這些尖峰信號運行神經網絡的芯片。這種相容性促進了與能源高效的AI控制軟件硬件的無縫整合。

尖峰信號進行定位

我們皮膚下的神經系統複雜而精密,裝備有專門的傳感器來檢測如熱、冷、壓力和疼痛等感覺。通常,這些傳感器將信息傳送到脊柱進行初步處理,使反射動作得以在不需要腦部參與的情況下進行。然而,這些信號通過專門神經元傳遞到大腦進行進一步分析和可能的有意識感知。

這組位於中國的研究人員為機器人手的人工皮膚開發了一個類似的系統。他們專注於壓力檢測,包含神經系統的特徵,如識別刺激和損傷的位置,並運用多層處理。

該項目始於創造一種含有嵌入式壓力傳感器的柔性聚合物皮膚,這種皮膚通過導電聚合物連接到系統的其餘部分。隨後的系統層將傳感器輸入轉換為一系列的活動尖峰——短暫的電流脈衝。

這些尖峰列車以四種方式傳遞信息:通過脈衝形狀、幅度、尖峰持續時間和尖峰頻率。在生物系統中,尖峰頻率是最常見的信息傳遞方式,研究人員利用這一點來表達裝置感測到的壓力水平。其他形式的信息幫助開發了一種類似條碼的機制,識別每次讀數的傳感器來源。

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