Учёные из Национального университета оборонных технологий Китая представили инновационную разработку — многофотонную бионическую кожу, способную имитировать человеческое тактильное восприятие. Эта технология открывает новые горизонты для робототехники, носимых устройств и взаимодействия человека с компьютером.
Кожа человека — сложный орган, содержащий более 20 000 рецепторов, которые различаются по глубине залегания, чувствительности и функциям. Благодаря их совместной работе мы можем точно ощущать форму, текстуру и твёрдость объектов. Исследователи создали искусственную "кожу", которая работает на основе оптических принципов и может выполнять аналогичные задачи.
В основе технологии лежит оптическая матрица из микроволокон (OMAS), которая имитирует работу тактильных рецепторов на кончиках пальцев. Она состоит из трёх слоёв: силиконового контактного слоя, сенсорного слоя с массивом микроволокон и стеклянной подложки. Такая конструкция позволяет устройству собирать данные о статическом и динамическом давлении, а также анализировать сложные текстуры поверхности.
Используя алгоритмы машинного обучения, команда научила систему обрабатывать сигналы, как это делает человеческий мозг. В результате искусственная кожа может не только распознавать форму и твёрдость объектов, но и точно определять материалы, такие как ткани или шрифт Брайля, с точностью до 98–100%.
Одним из ярких примеров применения технологии стало тестирование на роботизированной руке. Устройство успешно распознало костяшки маджонга среди других предметов и реконструировало их расположение. Это демонстрирует потенциал технологии для работы с трёхмерными объектами и сложными текстурами.
Благодаря своей устойчивости к электромагнитным помехам, коррозии и высокой чувствительности, многофотонная бионическая кожа имеет широкий спектр применения. Её можно использовать в роботах, носимых устройствах, системах виртуальной реальности и даже в экстремальных условиях, таких как подводные исследования или космические миссии.
Исследователи планируют продолжить развитие технологии, чтобы сделать её ещё более универсальной и доступной. Это открытие приближает нас к эре, где машины смогут "чувствовать" мир почти так же, как это делаем мы.
Справка. Маджонг — это традиционная настольная игра, широко распространенная в Китае. В основе маджонга лежит уникальная система символов и элементов, таких как «круги», «иероглифы», «бамбук», а также такие важные компоненты, как «красный», «зелёный» и «белый дракон», а также сезонные ветры и предметы повседневного обихода. Каждый из этих элементов не просто служит для игры, но и несет в себе глубокий культурный и исторический контекст, который отражает мировоззрение и ценности китайского народа.
Интересно, что мастера маджонга, обладая исключительными навыками, могут распознавать масти и значения плиток не только на основе визуального восприятия, но и благодаря тактильным ощущениям. Это говорит о высоком уровне развития их сенсорной системы, позволяющей им чувствовать различия между плитками по давлению и трению, которое они ощущают на коже. Таким образом, игра в маджонг становится не только интеллектуальным, но и физическим испытанием, где тактильные ощущения играют ключевую роль.
Источник: Zhou HY, Zhang C, Nong HC et al. Multi-photon neuron embedded bionic skin for high-precision complex texture and object reconstruction perception research. Opto-Electron Adv 8, 240152 (2025).