Возглавляемая Куньцзян Ю, Дороти Квиггл, адъюнкт-профессором инженерных наук, механики и биомедицинской инженерии, команда опубликовала свои выводы 1 июня в Труды Национальной академии наук. 

Кожа головоногих моллюсков - это мягкий орган, который может выдерживать сложные деформации, такие как расширение, сжатие, изгиб и скручивание. Он также обладает когнитивными функциями восприятия и реагирования, которые позволяют коже воспринимать свет, реагировать и маскировать своего владельца. В то время как искусственные кожи с этими физическими или когнитивными способностями существовали ранее, по словам Ю, до сих пор ни одна из них не проявляла одновременно оба качества - сочетание, необходимое для продвинутых, искусственно интеллектуальных биоэлектронных устройств кожи.  

"Хотя недавно было разработано несколько устройств с искусственной камуфляжной кожей, им не хватает критических нецентрализованных возможностей нейроморфной обработки и познания, а материалы с такими возможностями не обладают надежными механическими свойствами", - сказал Юй. "Наши недавно разработанные мягкие синаптические устройства позволили создать вычисления, вдохновленные мозгом, и искусственные нервные системы, чувствительные к прикосновению и свету, которые сохраняют эти нейроморфные функции при двухосном растяжении".  

Чтобы одновременно добиться как "умности", так и растяжимости, исследователи сконструировали синаптические транзисторы полностью из эластомерных материалов. Эти эластичные полупроводники работают аналогично нейронным соединениям, обмениваясь критическими сообщениями для общесистемных нужд, невосприимчивые к физическим изменениям в структуре системы. Ключом к созданию устройства с мягкой кожей, обладающего как когнитивными, так и растягивающими возможностями, по словам Ю, было использование эластомерных резиновых материалов для каждого компонента. Результатом этого подхода стало устройство, которое может успешно демонстрировать и поддерживать нейрологические синаптические поведения, такие как восприятие образов и запоминание, даже при растяжении, скручивании и выталкивании на 30% за пределы естественного состояния покоя.  

"С недавним всплеском устройств smart skin внедрение нейроморфных функций в эти устройства открывает двери для будущего направления к более мощной биомиметике", - сказал Юй. "Эта методология внедрения когнитивных функций в устройства smart skin может быть экстраполирована во многие другие области, включая нейроморфные вычислительные устройства, искусственные органы, мягкую нейророботику и протезирование кожи для интеллектуальных систем следующего поколения".

Программа молодых исследователей Управления военно-морских исследований и Национальный научный фонд поддержали эту работу.

Соавторами являются Хенсок Шим, Сонмин Чан и Шубхам Патель, Департамент инженерных наук и механики штата Пенсильвания; Аниш Тхукрал и Бин Кан, факультет машиностроения Хьюстонского университета; Сонсик Чжон, Хесон Джо и Хай-Джин Ким, Школа механики и аэрокосмической инженерии Национального университета Кенсан; Годан Вэй, Шэньчжэньский институт Цинхуа-Беркли; и Вэй Лан, школа физических наук и технологий Ланьчжоуского университета.