연구자들은 두족류에서 영감을 얻은 인공 피부를 만듭니다

Penn State의 엔지니어 팀은 문어, 오징어, 갑오징어와 같은 자연에서 가장 매혹적인 두족류의 피부 특성을 활용하여 신축성 있고 스마트한 인공 피부를 만들었습니다. 인공 피부는 두족류 피부의 탄력성과 신경 기능을 모방해 신경 로봇, 피부 보철, 인공 장기 등 다양한 분야에 활용될 수 있다.

연구 결과는 과학 국립 아카데미의 절차. 이 팀은 Dorothy Quiggle 경력 개발 공학 과학 및 역학 및 생물 의학 공학 부교수인 Cunjiang Yu가 이끌었습니다.

두족류 피부 재현

두족류 피부는 팽창, 수축, 굽힘, 뒤틀림과 같은 복잡한 변형을 견딜 수 있는 부드러운 기관입니다. 또한 피부가 빛을 감지하고 반응하고 날씨에 위장할 수 있도록 하는 인지 감지 및 반응 기능을 가지고 있습니다.

이러한 유형의 인공 피부는 완전히 새로운 것이 아니며 유사한 물리적 및 인지 기능을 가진 이전 버전이 있습니다. 그러나 Yu는 진보된 인공 지능 생체 전기 피부 장치에 필요한 두 가지 특성을 동시에 보여준 사람은 없다고 말합니다.

"여러 인공 위장 피부 장치가 최근에 개발되었지만 중요한 비중앙 집중식 신경형 처리 및 인식 기능이 부족하고 이러한 기능을 가진 재료는 강력한 기계적 특성이 부족합니다."라고 Yu는 말했습니다. "우리가 최근에 개발한 소프트 시냅스 장치는 뇌에서 영감을 받은 컴퓨팅과 촉각과 빛에 민감한 인공 신경계를 달성하여 이축으로 늘어날 때 이러한 뉴로모픽 기능을 유지합니다."

스마트함과 신축성 구현

연구원들은 스마트함과 신축성을 동시에 달성하기 시작했으며, 그들은 전체가 엘라스토머 소재로 만들어진 시냅스 트랜지스터를 구축함으로써 이를 달성했습니다. 중요한 메시지를 앞뒤로 보내는 고무 같은 반도체는 신경 연결과 유사한 방식으로 작동합니다. 시스템 구조의 물리적 변화에 영향을 받지 않습니다.

Yu는 이러한 유형의 피부 장치를 만드는 핵심은 모든 구성 요소에 엘라스토머 고무 재료를 사용하여 장치가 신경학적 시냅스 동작을 성공적으로 나타내고 유지하는 결과를 낳았다고 말합니다. 잡아당기고, 비틀고, 찌르는 경우에도 이미지 감지 및 기억을 포함한 이러한 행동을 나타낼 수 있었습니다.

유 교수는 “최근 스마트 피부 장치가 급증하면서 이러한 장치에 뉴로모픽 기능을 구현하면 보다 강력한 생체 모방을 향한 미래 방향의 문이 열린다”고 말했다. "스마트 피부 장치에 인지 기능을 구현하기 위한 이 방법론은 뉴로모픽 컴퓨팅 웨어러블, 인공 장기, 소프트 뉴로로보틱스 및 차세대 지능형 시스템을 위한 피부 보철물을 포함한 많은 다른 영역으로 추정될 수 있습니다."

이 연구에는 또한 공동 저자인 심현석, 장선민, 슈밤 파텔(펜실베이니아 주립대 공학과 및 역학부); Anish Thukral 및 Bin Kan, University of Houston 기계 공학과; 정성식, 조혜선, 김혜진, 경상대학교 기계항공공학부; Guodan Wei, Tsinghua-Berkeley Shenzhen Institute; Lanzhou University School of Physical Science and Technology의 Wei Lan.