可拉伸、可穿戴的突触晶体管让机器人变得更智能

宾夕法尼亚州立大学的一个工程师团队创造了一种可拉伸、可穿戴的突触晶体管，可以让机器人和可穿戴设备变得更智能。该团队开发的设备就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 Dorothy Quiggle 职业发展副教授、生物医学工程和材料科学与工程副教授余存江领导。

该研究发表在《自然电子学》上。

设计突触晶体管

该团队将突触晶体管设计为集成在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。

“使用突触晶体管镜像人脑、机器人和可穿戴设备可以使用其人工神经元来‘学习’并调整它们的行为，”Yu 说。“例如，如果我们的手在炉子上烫伤，会很痛，我们知道下次要避免触摸它。使用突触晶体管的设备也可能获得相同的结果，因为人工智能能够‘学习’并适应其环境。”

反映人脑

于说，该设备中的人工神经元被设计成类似于腹侧被盖区域的神经元，这是人类大脑的一小部分。神经元首先通过在其突触处释放神经递质来处理和传递信息，突触通常位于神经细胞末端。兴奋性神经递质然后触发其他神经元的活动并与增强记忆有关。另一方面，抑制性神经递质会降低其他神经元的活动，这意味着它们与削弱记忆有关。

“与大脑的所有其他区域不同，腹侧被盖区域的神经元能够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操作两种突触行为，与传统的集成电子技术相比，需要更少的晶体管，这简化了系统架构并允许设备节约能源。”

研究人员想要对柔软、有弹性的生物组织进行建模，因此他们依靠可拉伸的双层半导体材料来制造该设备。这使它能够在使用时拉伸和扭曲。但是传统的晶体管太硬，变形时会破裂。”

“晶体管可机械变形且功能可重构，但在大范围拉伸时仍能保留其功能。”于说。“它可以连接到机器人或可穿戴设备上，作为它们的最外层皮肤。”