연구자들, 오징어 영감을 받은 인공 피부 개발

펜실베니아 주립대 엔지니어 팀은 자연界에서 가장 매혹적인 오징어, каль마리, 오징어의 피부 특성을 활용하여 늘어나고 스마트한 인공 피부를 개발했다. 이 인공 피부는 오징어 피부의 탄력성과 신경학적 기능을 모방하며, 신경로봇공학, 피부 보철, 인공 장기 등 다양한 분야에서 활용될 수 있다.

이 연구는 미국 과학 아카데미 학술지에 발표되었다. 연구 팀은 Cunjiang Yu, Dorothy Quiggle Career Development Associate Professor of Engineering Science and Mechanics and Biomedical Engineering가 이끌었다.

오징어 피부 재현

오징어 피부는 복잡한 변형을 견딜 수 있는 부드러운 기관으로, 팽창, 수축, 굽힘, 비틀림 등이 가능하다. 또한 빛을 감지하고 반응하며 카무플라주를 할 수 있는 인지적 감각-반응 기능을 가지고 있다.

이러한 인공 피부는 전혀 새로운 것이 아니며, 이전에 유사한 물리적 및 인지적 능력을 가진 버전이 있었다. 그러나 유씨는 none이 동시에 두 가지 특성을 모두 가지고 있는 것은 없다고 말했다. 이는 고급 인공 지능 바이오 전기 피부 장치를 위해 필요하다.

“최근 개발된 인공 카무플라주 피부 장치는 비중앙화된 신경형태 처리 및 인지 능력이 부족하며, 이러한 능력을 가진 재료는 강한 기계적 특성이 부족하다”고 유씨는 말했다. “최근 개발된 부드러운 시냅스 장치는 뇌 영감을 받은 컴퓨팅 및 인공 신경계를 달성했으며, 觸覺 및 빛에 민감한 신경형태 기능을 유지하는 동안 이축으로 늘어나도 이러한 신경형태 기능을 유지한다.”

스마트하고 늘어나는 인공 피부 개발

연구자들은 동시에 스마트하고 늘어나는 인공 피부를 개발하기 위해, 완전히 엘라스토머 재료로 만든 시냅스 트랜지스터를 개발했다. 고무 같은 반도체는 신경 연결과 유사한 방식으로 작동하며, 시스템의 구조적 변화에 영향을 받지 않는다.

유씨는 이러한 인공 피부 장치를 개발하는 열쇠는 모든 구성 요소에 엘라스토머 재료를 사용하는 것이었다고 말했다. 이로 인해 장치가 신경학적 시냅스 행동을 성공적으로 나타내고 유지할 수 있었다. 이는 이미지를 감지하고 기억하는 등의 행동을 할 수 있었으며, 늘어나고 비틀리고 찔렸을 때도 이러한 행동을 유지할 수 있었다.

“최근 스마트 피부 장치의 급부상으로, 이러한 장치에 신경형태 함수를 구현하는 것은 더 강력한 바이오 미메틱스를 향한 미래 방향을 열어준다”고 유씨는 말했다. “스마트 피부 장치에 인지적 함수를 구현하는 이 방법론은 신경형태 컴퓨팅 웨어러블, 인공 장기, 부드러운 신경로봇공학 및 다음 세대의 지능형 시스템을 위한 피부 보철 등 많은 다른 분야로 확장될 수 있다.”

이 연구에는 Hyunseok Shim, Seonmin Jang 및 Shubham Patel, 펜실베니아 주립대 엔지니어링 과학 및 기계 공학과; Anish Thukral 및 Bin Kan, 휴스턴 대학교 기계 공학과; Seongsik Jeong, Hyeson Jo 및 Hai-Jin Kim, 경상국립대학교 기계 및 항공 우주 공학과; Guodan Wei, 청화-버클리 深圳 연구소; 및 Wei Lan, 란저우 대학교 물리 과학 및 기술 학교의 공동 저자들이 참여했다.