當(dāng)我們被人輕拍肩膀時(shí)，皮膚中有組織的觸覺感受器會(huì)向大腦發(fā)送信息，大腦處理信息并引導(dǎo)我們看向輕拍的方向?，F(xiàn)在，美國賓夕法尼亞州立大學(xué)和美國空軍的研究人員將大腦這種機(jī)械信息的處理方式整合到工程材料中，創(chuàng)建了可以“思考”的柔性導(dǎo)電聚合物材料。相關(guān)研究24日發(fā)表在《自然》雜志上。

集成電路通常由封裝在單一半導(dǎo)體材料(通常是硅)上的多個(gè)電子元件組成，是現(xiàn)代電子產(chǎn)品的核心元件，類似于大腦在人體中的作用。根據(jù)研究人員的說法，集成電路是信號(hào)和信息可擴(kuò)展計(jì)算所需的核心組件，但以前科學(xué)家從未在硅半導(dǎo)體以外的任何組件中實(shí)現(xiàn)過。

據(jù)首席研究員瑞安·哈恩介紹，他們創(chuàng)造了第一個(gè)可“思考”的工程材料，它可以同時(shí)感知、思考和作用于機(jī)械應(yīng)力，而不需要額外的電路來處理這種信號(hào)。這種柔軟的聚合物材料的作用就像一個(gè)大腦，可接收數(shù)字信息串，然后進(jìn)行處理，從而產(chǎn)生控制反應(yīng)的新數(shù)字信息序列。

該導(dǎo)電機(jī)械材料包含可重新配置的電路，以實(shí)現(xiàn)組合邏輯：當(dāng)材料收到外部刺激時(shí)，它將輸入轉(zhuǎn)換為電信息，然后進(jìn)行處理以產(chǎn)生輸出信號(hào)。正如研究團(tuán)隊(duì)展示的那樣，這種材料可使用機(jī)械力來完成復(fù)雜的算術(shù)，或者檢測(cè)無線電頻率來傳達(dá)特定的光信號(hào)，以及其他潛在的可轉(zhuǎn)換信號(hào)。

這種材料運(yùn)行的過程與人類大腦類似，并在自主搜救系統(tǒng)、基礎(chǔ)設(shè)施維修，甚至在識(shí)別、分離以及中和空氣傳播病原體的生物混合材料中具有潛在的應(yīng)用。

為了讓材料以類似大腦的方式處理和思考信息，它們必須執(zhí)行同樣復(fù)雜的內(nèi)部計(jì)算。當(dāng)研究人員讓新工程材料受到機(jī)械信息(使材料變形的外力)時(shí)，它會(huì)將信息數(shù)字化為其電子網(wǎng)絡(luò)可推進(jìn)和評(píng)估的信號(hào)。

研究人員正在改進(jìn)這種材料，以使其能像處理物理信號(hào)一樣處理視覺信息，“我們目前正在將其轉(zhuǎn)化為一種‘觀看’的方式，以增強(qiáng)目前創(chuàng)造的‘觸摸’感。我們的目標(biāo)是開發(fā)一種材料，通過看到標(biāo)志、跟隨標(biāo)志并避開不利的機(jī)械力(例如踩到它的東西)，來展示其在環(huán)境中的自主導(dǎo)航。”

總編輯圈點(diǎn)

工程材料為什么會(huì)自己思考，聽起來很難想象。不過，科幻小說中倒是早有此情節(jié)：《太空堡壘卡拉狄加》中的賽昂人，就是由生物材料和工程材料構(gòu)成的角色。而今的這項(xiàng)研究，其實(shí)是一種柔性超材料，團(tuán)隊(duì)為其所創(chuàng)建的“思考與決策”功能，其實(shí)是為了讓它執(zhí)行小型數(shù)字邏輯計(jì)算，使其可以在未來協(xié)助維護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施，監(jiān)測(cè)空氣和水體，或者幫助患者康復(fù)等。(科技日?qǐng)?bào)實(shí)習(xí)記者 張佳欣)

標(biāo)簽： 使用機(jī)械力 執(zhí)行復(fù)雜算術(shù) 新型工程材料創(chuàng)建 研究人員