长期以来,拥有自主人工智能的机器人起义题材一直是科幻小说的常青树,机器人在当中大多扮演打倒人类的反派角色。但事实上,科学家长久以来一直致力于开发对人类有帮助的自主软件机器。
近日,来自宾夕法尼亚州立大学和美国空军研究人员团队研发了一种柔软的机械超材料。这种超柔软的材料可以“思考”如何将力施加到材料上并通过程序化反应做出反应,这使得其在从医疗到改善环境的各种应用中具有巨大的潜力。这项研究于日前发表在《自然·通讯》期刊上。
人类的思维过程基于逻辑,这类似于数学中的布尔逻辑。于是研究团队使用二进制输入来处理二进制控制输出——仅使用“开”和“关”序列来代表所有的思维和认知。 研究小组创建的软性材料利用导电聚合物网络的重新配置来“思考”。施加在材料上的机械力可以连接和重新连接网络。
通过将低电压输入到这种柔性导电聚合物网络中,研究团队可以根据重新配置的导电聚合物网络的输出电压信号来决定如何反应。但研究团队发现,当他们使用纯机械逻辑时,研究人员最终因无法构建某些逻辑运算而陷入困境。
随后,他们发现了将电信号与机械信号结合在一起的方法。实现所有逻辑门的关键在于将电气聚合物网络与柔软,可变形的材料相结合。研究人员通过同时重新配置软材料和导电网络来创建逻辑运算。
这也确保了二进制输出为电形式,这是驱动致动机构所需的电,该致动机构使材料响应所施加的机械力。电气信号和机械信号的组合使机器可以移动以避开障碍物或向某个方向后退。
通讯作者Ryan L. Harne对这种材料的未来抱有相当高的期望:“我对科学家和工程师如何创建能够帮助社会的工程化生活系统抱有远见。” “您需要做的就是将生命形式的所有功能整合在一起。当您这样做时,就可以随意使用工程生活的基础。”
尽管这一切都像科幻小说,但Harne认为它具有巨大的潜力。“这有点像科幻小说,我必须承认这一点,我会说,我让同事们觉得我有点疯了。”这种材料能够在工程师的手里变成神奇的自动化工程系统。未来可能的应用方向包括各种自动化的基础设施,监测空气和水传播的污染物和病原体的设备,协助患者伤口愈合的装置等等。
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