可伸缩的、可穿戴的突触晶体管使机器人变得更智能

宾夕法尼亚州立大学的工程师团队创建了一个可伸缩的、可穿戴的突触晶体管，它可以使机器人和可穿戴设备变得更智能。该设备由团队开发，像大脑中的神经元一样工作，向某些细胞发送信号并抑制其他细胞，以增强和削弱设备的记忆。

该研究由Cunjiang Yu领导，他是工程科学和机械工程的Dorothy Quiggle职业发展副教授，也是生物医学工程和材料科学与工程的副教授。

该研究发表在Nature Electronics上。

设计突触晶体管

该团队设计了突触晶体管，以便集成到机器人或可穿戴设备中，并且可以使用人工智能（AI）来优化功能。

“模仿人类大脑，使用突触晶体管的机器人和可穿戴设备可以使用其人工神经元来‘学习’和适应其行为，”Yu说。“例如，如果我们把手放在炉子上，它会疼，我们知道下次要避免触摸它。使用突触晶体管的设备也可以实现相同的效果，因为人工智能可以‘学习’和适应其环境。”

模仿人类大脑

Yu说，设备中的人工神经元是设计成像人类大脑的腹侧梯型区（ventral tegmental area）那样工作的。神经元首先通过释放神经递质来处理和传递信息，这些神经递质通常位于神经细胞的末端。兴奋性神经递质会触发其他神经元的活动，并与增强记忆有关。另一方面，抑制性神经递质会减少其他神经元的活动，这意味着它们与削弱记忆有关。

“与大脑的其他区域不同，腹侧梯型区的神经元可以同时释放兴奋性和抑制性神经递质，”Yu说。“通过设计突触晶体管以同时具有这两种突触行为，我们可以减少所需的晶体管数量，这简化了系统架构并允许设备节省能量。”

研究人员希望模拟柔软的、可伸缩的生物组织，因此他们依靠可伸缩的双层半导体材料来制造该设备。这使得它可以在使用时被拉伸和扭曲。但是，传统的晶体管太僵硬了，会在变形时破裂。”

“晶体管是机械可变形的和功能可重构的，但仍然保留其功能，即使在被拉伸到很大程度时，”Yu说。“它可以附着在机器人或可穿戴设备上，作为它们的外层皮肤。”