人工有机传入神经(AOAN)

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Nature Communications:人工有机传入神经为智能机器人提供闭环触觉反馈
机器人圈· 2025-07-15 11:01
核心观点 - 开发了一种低操作偏压(-0.6 V)的人工有机传入神经(AOAN),通过整合压力激活的有机电化学突触晶体管和人工机械感受器实现,能够感知物体方向运动并降低控制复杂性 [1] - AOAN系统结合闭环反馈程序,可以在物体发生滑动时快速实现滑动识别和预防动作,触觉模式的时空特征通过深度学习模型处理得到高精度区分 [1] - 该技术代表了模仿突触行为的突破,对下一代智能神经机器人和低功耗仿生电子学至关重要 [1] 技术原理 - 人类触觉系统通过皮肤机械感受器产生动作电位,传入神经将信息传递到中枢神经系统,传出神经将运动信息传递到肌肉 [5] - Merkel细胞对静压刺激敏感,Ruffini小体感知定向触觉刺激并监测物体滑动 [6] - 神经元通过突触连接通信,化学通量调节突触连接强度以实现信号处理 [6] 现有技术局限 - 传统两端电容式和压阻式触摸传感器对输入刺激不稳定,信号迅速衰减 [7] - 传统冯·诺伊曼架构在模拟类脑计算过程方面有局限性,难以实现节能认知计算 [7] - 大多数先前报告未将突触激活整合到并行和事件驱动的人工感觉系统中 [8] - 现有系统存在高写入电压、非线性和缺乏生物相容性等挑战 [8] 技术创新 - 有机半导体具有生物相容性、机械灵活性、低温加工性和低电压操作性优势 [9] - 有机电化学晶体管具有大跨导和低工作偏压(<1 V)特性,与神经突触操作相似 [12] - AOAN在-0.6 V低操作偏差下工作,可检测40 Hz运动频率,覆盖默克尔盘机械感受器敏感范围(5-15Hz) [11] 应用前景 - 该技术为下一代节能、大规模、具有交互式感觉/记忆/计算能力的硬连线神经形态系统开辟新途径 [11] - 在假肢、仿生电子和智能机器人系统领域具有重要应用价值 [5]