Нейроморфный сенсомоторный контур, воплощенный в монолитно интегрированной, низковольтной, электронной коже

Исследователи разработали и протестировали на крысах нейроморфную электронную кожную систему, которая одновременно имитирует сенсорное кодирование с обратной связью и механическую мягкость естественной кожи.

Резюме:

Кожа обеспечивает защитный слой нашего тела, но она также позволяет получать подробную сенсорную обратную связь и мягко взаимодействовать с окружающей средой. Профессор Ванг и др. разработали протез электронной кожи, который включает органические полупроводниковые транзисторы и не имеет жестких компонентов, таким образом имитируя механические аспекты настоящей кожи. В то же время она может воспринимать внешние раздражители, такие как температура и давление, и кодировать эти раздражители в электрические импульсы. Авторы показали, что протез кожи может вызывать вспышки нейронов в моторной коре головного мозга крысы in vivo, что вызывает подергивание пальцев ног. -Марк С. Лавин

Аннотация:

Искусственная кожа, которая одновременно имитирует сенсорную обратную связь и механические свойства натуральной кожи, имеет большие перспективы для робототехники и медицинских устройств следующего поколения. Однако создание такой биомиметической системы, способной легко интегрироваться в человеческое тело, остается сложной задачей. Благодаря рациональному дизайну и проектированию свойств материалов, структур устройств и системных архитектур, мы создали монолитную мягкую протезную электронную кожу (e-skin). Она способна к мультимодальному восприятию, нейроморфной генерации импульсно-тренировочного сигнала и управлению в замкнутом контуре. Используя трехслойный эластомерный диэлектрик с высокой проницаемостью, мы достигли низкого подпорогового колебания, сравнимого с таковым у поликристаллических кремниевых транзисторов, низкого рабочего напряжения, низкого энергопотребления и средней сложности интеграции схемы для растягиваемых органических устройств. Наша электронная кожа имитирует биологическую сенсомоторную петлю, в которой твердотельный синаптический транзистор вызывает более сильное срабатывание при приложении стимула в виде возрастающего давления.

В целом, после первоначальных успехов исследования нейроморфной электронной кожи, ожидается дальнейшее развитие исследований и стремление к применению этой технологии в реальных ситуациях для блага человечества.