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霧王
鱟(也叫馬蹄蟹)通常被稱(chēng)為"活化石"，因?yàn)樗倪M(jìn)化在數(shù)百萬(wàn)年里，生命形態(tài)幾乎是停滯不前的。然而，盡管它缺乏長(zhǎng)期的進(jìn)化，但它有一個(gè)獨(dú)特的感覺(jué)系統(tǒng)，它有一個(gè)由多個(gè)"眼睛"組成的網(wǎng)絡(luò)，其中一些是區(qū)分光和暗的光感受器。
在海軍研究辦公室的資助下，機(jī)械工程助理教授邁克爾·巴特利特正在將這種感覺(jué)系統(tǒng)的生物啟發(fā)電子版應(yīng)用于一系列將由人類(lèi)佩戴的軟性電子產(chǎn)品。
巴特利特獲得了海軍研究辦公室濱海地球科學(xué)和光學(xué)項(xiàng)目頒發(fā)的2021年青年研究者計(jì)劃獎(jiǎng)，以表彰他將水下生物的生理學(xué)轉(zhuǎn)化為下一代傳感器技術(shù)的努力。
巴特利特和他在軟材料和結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室的團(tuán)隊(duì)對(duì)鱟、章魚(yú)和螳螂蝦等生物很感興趣，因?yàn)檫@些動(dòng)物使用的天然傳感器種類(lèi)繁多。從分布在鱟殼上的10只"眼睛"到螳螂蝦的鉸接式復(fù)眼，這些生物有辦法根據(jù)傳遞給它們大腦的關(guān)于環(huán)境的無(wú)數(shù)信息來(lái)調(diào)整它們的行為。這些生物體以非常不同的方式看待它們的世界，能夠接受多種信息來(lái)評(píng)估它們的環(huán)境，讓研究人員也由此開(kāi)始思考我們?nèi)绾卧O(shè)計(jì)傳感器來(lái)提高人類(lèi)的意識(shí)。
巴特利特的方法將錯(cuò)綜復(fù)雜的認(rèn)知系統(tǒng)的想法應(yīng)用于一個(gè)綜合電子網(wǎng)絡(luò)。受馬蹄蟹的運(yùn)動(dòng)是由它的多眼系統(tǒng)告知的這一事實(shí)的啟發(fā)，該團(tuán)隊(duì)將為可穿戴設(shè)備配備小型化的傳感器，這些傳感器將處理運(yùn)動(dòng)中的環(huán)境。
來(lái)自傳感器的數(shù)據(jù)將被結(jié)合起來(lái)，以提供一個(gè)關(guān)于受試者周?chē)h(huán)境的更強(qiáng)大的圖像。可穿戴網(wǎng)絡(luò)的中央處理器將利用其連接的傳感器，提供前沿的視覺(jué)、聲音和接近能力，以導(dǎo)航潛在的問(wèn)題。
為了開(kāi)發(fā)這項(xiàng)技術(shù)，巴特利特將從他豐富的軟電子學(xué)背景中獲取概念。在最近的一個(gè)項(xiàng)目中，他開(kāi)發(fā)了帶有液態(tài)金屬夾雜物的聚合物復(fù)合材料--用高度靈活的材料夾在一起的設(shè)備取代傳統(tǒng)的電線和剛性材料。這些新穎的設(shè)備感覺(jué)就像皮膚一樣，但卻能攜帶電流。此后，該實(shí)驗(yàn)室對(duì)這些類(lèi)似皮膚的電子器件進(jìn)行了調(diào)整，以用于軟性無(wú)線充電設(shè)備和堅(jiān)固的自愈合電路中。對(duì)于這個(gè)傳感器陣列，該團(tuán)隊(duì)正在將許多連接的剛性部件重建為軟電子器件，以適應(yīng)最大的運(yùn)動(dòng)范圍和舒適度。
巴特利特說(shuō)："隨著軟電子技術(shù)的發(fā)展，我們看到了創(chuàng)造可穿戴設(shè)備的潛力，這些設(shè)備感覺(jué)像第二層皮膚，并為用戶提供多樣化的數(shù)據(jù)。這可以增強(qiáng)感官知覺(jué)的方式，使人們更好地了解某人的環(huán)境。"他認(rèn)為，該技術(shù)的"第二層皮膚"性質(zhì)可以轉(zhuǎn)化為下一代潛水服，該潛水服由更像自然組織的軟物質(zhì)組件制成--而不是剛性的、沉重的裝備--具有更大的活動(dòng)范圍和更快的運(yùn)動(dòng)反應(yīng)。最終目標(biāo)是大大推進(jìn)軟傳感架構(gòu)的基礎(chǔ)知識(shí)，使模仿水下生物的可穿戴平臺(tái)成為可能，并向用戶提供實(shí)時(shí)傳感器數(shù)據(jù)，以更好地了解他們的環(huán)境，這就像在你的后腦勺有一雙眼睛一樣。
(原標(biāo)題：科學(xué)家搭建由水下生物眼睛啟發(fā)的可穿戴全身感應(yīng)網(wǎng)絡(luò))
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