【美科學家研發人工有機神經元 助智慧機器人實現即時觸覺感知】

綜合外媒報導,美國西北大學與喬治亞理工學院科學家成功研發人工有機電化學神經元(organic electrochemical neuron),能模擬人類神經運作並實現即時觸覺感知,標誌著神經形態計算(neuromorphic computing)與有機電子學的重大突破。該技術未來有望應用於智慧機器人、義肢技術與先進感測系統。人類感知系統依賴高度複雜的神經網路,能根據環境刺激即時回應,而這正是人工電子系統長期難以突破的挑戰。該研究發表於《美國國家科學院院刊》(PNAS)。

研究團隊成功開發一款高效人工神經元,其運作頻率範圍與人類神經元相當,並整合人工觸覺受器與人工突觸(synapse),形成完整的觸覺感知系統,能即時感測並處理觸覺訊號。西北大學工程學教授、論文第一作者姚堯表示:「這項研究展示了有機電子學的重要進展,以及其在生物與科技融合方面的應用潛力。我們成功開發了一種體積更小、性能卓越的人工神經元,並據此構建完整的觸覺感知系統,以模仿生物神經元的運作模式。」

目前的人工神經迴路大多受限於放電頻率範圍狹窄,影響感知系統的應用效能。該研究的通訊作者、西北大學溫伯格文理學院化學系講座教授馬克斯(Tobin J. Marks)指出:「我們的新型人工神經元,在放電頻率調變方面表現卓越,頻率範圍比現有的有機電化學神經迴路提升了50倍,這是神經形態電子學領域的一項重要突破。」

喬治亞理工學院材料科學與工程學院教授法切蒂(Antonio Facchetti)補充:「這是首個基於人工神經元的完整神經形態觸覺感知系統,成功整合了人工觸覺受器與突觸,並能即時將觸覺刺激轉化為神經脈衝,進一步解碼為突觸後訊號。」該研究結合化學與電子工程領域的專業知識,由化學專家開發先進有機材料,電子工程師則負責電路設計、製造與系統整合。儘管人類大腦擁有約860億個神經元,完整複製如此精密的感知系統仍具挑戰,但研究團隊計劃進一步縮小人工神經元體積,提升可製造性與應用潛力,為未來智慧機器人、義肢技術及人機互動系統奠定基礎。

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