科幻电影成现实？电子皮肤市场空间超2万亿，多

作者丨宇哲

图源丨摄图网

2019年，Netflix神剧《爱，死亡和机器人》在全球走火，这部豆瓣9.2高分的动画，让赛博朋克（cyberpunk）这一概念走出科幻，成为一种风格。观众大呼过瘾之余，除了独特的叙事风格与CG特效，更让人引起思考的，是片中对未来世界、科技发展与人类关系的探讨。

未来科技究竟会发展到什么程度？人类真的会与机器人共处吗？

当多部电影探讨着科幻议题，很多电影中的场景，在科技推动下正成为现实。

科幻电影里，冷冰冰的“电子芯片”真的会与人类结合。1985年，通用电气公司（GE）利用离散型红外传感器制造了第一个机器人手臂的敏感皮肤，开启了电子皮肤的发展历史。2000年，贝尔实验室成功制造出当时世界上第一个用有机晶体管材料做成的柔性电子纸。

皮肤作为人体最大的器官，负责庞大的信息交换。它能够收集外界刺激，并把这些刺激转换成压力、疼痛和温度等人体可感知的信号，科学家们正在创造出具有类似人类感官能力的人造皮肤。

2015年，美国国家工程院院士、斯坦福大学化学工程系主任鲍哲南教授的团队，研发出世界上第一个可与动物大脑沟通的可弯曲型电子皮肤。经过多年研究与实践，如今电子皮肤正超越皮肤本身的属性，从技术上来看，在假肢制造、机器人设计、可穿戴设备等多个领域起到重要作用。

科技让电影成为现实，人工电子感官技术的发展为全球经济带来利好。据IDTechEX机构预测，2018年全球柔性电子市场为469.4亿美元，2028年为3010亿美元（2万亿人民币）。

正如来自中国的科学家鲍哲南教授所说：“电子皮肤是未来电子工业发展不可避免的趋势”，这项技术未来有望成为世界各国抢占的科技制造点。

近似人类“触觉”的机器人，已经不远了

如果没有皮肤，人类会怎样？

我们将失去触觉、无法感知冷暖和疼痛。皮肤不仅是器官的保护壳，还是生存所需的信号系统。可以把皮肤比作是触觉感受器，它紧密地分布在整个皮肤上，并将触觉、温度等转化为信号，传递给大脑。

电子皮肤（e-skins）则是模仿人类皮肤的柔性电子设备，它由轻薄、透明、柔性、可拉伸的材料制成，方便地贴合于人体皮肤表面，实现人工触觉。

一直以来，科学家们在努力将自身具备的全部感官“复制”到机器人身上，但机器仍缺乏一些极其关键的能力，其中就包括人类精密而完善的触觉。

目前，即使世界上最逼真、最仿生的义肢，也难以实现触觉的突破。而具有触感能力的电子皮肤，却完全能使假肢理解触摸、弯曲或按压等动作，帮助配有假肢的人恢复感觉。

在机器人研发上，电子皮肤可以帮助机器人敏感获知环境信息。近年，鲍哲南团队研发出具有触觉传感器的手套，机械手臂在戴上手套后能够具备和人类皮肤类似的触觉。

鲍教授曾在公开场合表示：“用这样的机器人摘树莓，它的手会把握适当的力道而不将其压破。”显然，在人工电子感官技术不断发展的当下，机器人的触觉越来越接近“人类”。

更神奇的是，如今的传感器不仅可以感知传统意义上的力学信号，“近几年，传感器又增加了对电学信号和化学信号的感知，从大脑、肌肉传出来的细微电信号和化学信号均可被测量，这意味着电子皮肤具备了更多功能。”鲍教授曾透露，目前其正在进行新材料的理论和实验研究，未来手机屏幕、医疗仪器都可以像皮肤一样贴在身上。

可以预见，随着科研的发展，未来慢性病群体将不再需要佩戴大型电子监视设备，轻薄、智能的电子皮肤将可以嵌入人体，成为人体健康的指示标。据了解，目前柔性触摸屏已实现产业化，并成功应用于世界首批可弯曲智能手表和可折叠智能手机中。

去年，沙特国王阿卜杜拉科技大学研制出目前最强的人造皮肤，这款灵敏度较高的人造皮肤可以感知8英寸外的物体，并在不到十分之一秒的时间内对刺激做出反应。其还可以自我修复达5000次，并且在四分之一秒内恢复。

这项发明不仅可以用于假肢、病患检测等医疗用途，还可以应用于多款产品，包括测量家具、飞机和建筑物结构健康状况的传感器带。“我们设想这项技术应用在生物学以外的未来。”该研究小组称。

如何不断提高人工电子感官技术，是各国科学家研究的方向。

去年9月，来自澳大利亚的研究人员成功开发出一种人造皮肤，能像真实皮肤一样对疼痛刺激做出反应，以前所未有的细节复制痛苦刺激的反馈回路，并且能够区分疼痛的严重程度，这意味着离造出能感知疼痛的智能机器人已经不远了。

文章来源：《电子设计工程》 网址: http://www.dzsjgc.cn/zonghexinwen/2021/0424/1182.html