Peneliti Menciptakan Kulit Buatan yang Terinspirasi dari Cephalopod

Tim insinyur di Penn State telah memanfaatkan sifat-sifat kulit hewan cephalopod yang paling menarik, seperti gurita, cumi-cumi, dan cuttlefish, untuk menciptakan kulit buatan yang elastis dan pintar. Kulit buatan ini meniru elastisitas dan fungsi neurologis kulit cephalopod, dan dapat digunakan untuk berbagai aplikasi seperti neurorobotik, prostetik kulit, organ buatan, dan lain-lain.

Penelitian ini dipublikasikan di Proceedings of the National Academy of Sciences. Tim ini dipimpin oleh Cunjiang Yu, Dorothy Quiggle Career Development Associate Professor of Engineering Science and Mechanics dan Biomedical Engineering.

Menghidupkan Kembali Kulit Cephalopod

Kulit cephalopod adalah organ yang lembut yang dapat menahan deformasi kompleks seperti mengembang, mengkerut, membengkok, dan memutar. Ini juga memiliki fungsi kognitif yang memungkinkan kulit untuk merasakan cahaya, bereaksi, dan berubah warna untuk menyesuaikan dengan cuaca.

Jenis kulit buatan seperti ini tidak sepenuhnya baru, dan telah ada versi sebelumnya dengan kemampuan fisik dan kognitif yang serupa. Namun, Yu mengatakan bahwa tidak ada yang telah menunjukkan kedua kualitas tersebut secara bersamaan, yang diperlukan untuk perangkat kulit bioelektrik yang cerdas dan pintar.

“Meskipun beberapa perangkat kulit kamuflase buatan telah dikembangkan baru-baru ini, mereka kekurangan kemampuan pengolahan neuromorfik dan kognitif yang tidak terpusat, dan bahan dengan kemampuan tersebut kekurangan sifat mekanik yang kuat,” kata Yu. “Perangkat sinaptik lunak yang kami kembangkan baru-baru ini telah mencapai komputasi yang terinspirasi otak dan sistem saraf buatan yang sensitif terhadap sentuhan dan cahaya yang mempertahankan fungsi neuromorfik tersebut bahkan ketika diregangkan secara biaxial.”

Mencapai Kecerdasan dan Kelenturan

Peneliti berusaha untuk mencapai kecerdasan dan kelenturan secara bersamaan, dan mereka melakukannya dengan membangun transistor sinaptik yang terbuat sepenuhnya dari bahan elastomerik. Semikonduktor karet ini, yang mengirimkan pesan penting bolak-balik, beroperasi dengan cara yang serupa dengan koneksi neural. Mereka tidak terpengaruh oleh perubahan fisik dalam struktur sistem.

Yu mengatakan bahwa kunci untuk menciptakan jenis perangkat kulit ini adalah menggunakan bahan elastomerik karet untuk setiap komponen, yang menghasilkan perangkat yang berhasil menunjukkan dan mempertahankan perilaku sinaptik neurologis. Perangkat ini dapat menunjukkan perilaku tersebut, termasuk penginderaan gambar dan memorisasi, bahkan ketika diregangkan, diputar, dan ditusuk.

“Dengan lonjakan perangkat kulit pintar baru-baru ini, mengimplementasikan fungsi neuromorfik ke dalam perangkat tersebut membuka pintu untuk arah masa depan yang lebih kuat dalam bidang biomimetik,” kata Yu. “Metodologi ini untuk mengimplementasikan fungsi kognitif ke dalam perangkat kulit pintar dapat diperluas ke banyak bidang lain, termasuk komputasi wearable neuromorfik, organ buatan, neurorobotik lunak, dan prostetik kulit untuk sistem cerdas generasi berikutnya.”

Penelitian ini juga melibatkan co-penulis Hyunseok Shim, Seonmin Jang, dan Shubham Patel, Departemen Ilmu dan Teknik Mesin Penn State; Anish Thukral dan Bin Kan, Departemen Teknik Mesin Universitas Houston; Seongsik Jeong, Hyeson Jo, dan Hai-Jin Kim, Sekolah Teknik Mesin dan Aerospasial Universitas Nasional Gyeongsang; Guodan Wei, Institut Tsinghua-Berkeley Shenzhen; dan Wei Lan, Sekolah Sains Fisik dan Teknologi Universitas Lanzhou.