“画皮”噩梦成真？这个披着“画皮”的机器人登上Cell子刊

• 2022-06-11 05:55:44 来源：凤凰网

编辑：好困 拉燕

【新智元导读】日本科学家利用活的皮肤细胞给机械指披上了「人皮」。褶皱跟真的一样，不仅防水，受伤还能自愈。

想象一只手指轻轻地、慢慢地划过你的后背，沿着你的脊柱向上游走，然后慢慢地停下...

你感觉有些痒，然而此时你还没从睡梦中完全清醒过来。

你睡眼朦胧地半睁开眼睛，感受着从后背传来的丝丝凉意。

就在你转过身去，想看看一大早是谁在你身边的时候....

「***!」

你大叫着连滚带爬地下了床，赫然发现和你同床共枕的是个机器人！

你疑云窦生，琢磨着这机器人是怎么像人一样摸自己的。

你定睛一看，发现这个机器人竟然裹着一层人皮……

等等，这是个什么东西……

说到人皮，多少都和恐怖沾点边。

小编印象中唯一以人皮打头的词语，是小说十宗罪里的「人皮草人」那个故事。

记得第一次看的时候小编才上初中，属于是童年阴影了。

所以说，一听到人皮手指，心里还是忍不住哆嗦了一下。

而最近，在Cell的子刊Matter中，就有一群日本的科学家展示了一根覆盖有「皮肤」的机器人手指。据说，这款「皮肤」摸起来的感觉非常像是人类的皮肤。

Takeuchi教授谦虚地表示，现在还不能算是完整的皮肤，因为缺少了神经元、毛囊、指甲和汗腺等特征。

但是在质感上，可比硅胶强了不止一星半点！

除此以外，这款「皮肤」还有两个特点点非常重要：可以自愈、可以防水。

意思就是，附着在机器人上的「皮肤」可以修复自己的伤口和擦伤，就像正常人的皮肤一样。

论文链接：https://www.cell.com/matter/pdfExtended/S2590-2385(22)00239-9

现在，满足你好奇心的时候到了。

看到下面这张图，你的第一反应是什么？

现在，想象这根手指就是你自己的，科学家正小心翼翼地用镊子把皮肤表面揪起来一点...

如果你觉得瘆人了，就说明这东西真能让你联想到人类手指。

仔细再看看，被镊子夹起来的部分看上去十分Q弹，晶莹剔透的，有点像虾饺的皮。

至于实践部分，首先肯定不能剥了人皮绑在金属上，那就纯粹是恐怖故事了。

还记得刚才说的，质感跟人皮接近么？

现在为大家揭晓一下原因：

因为，它就是由实打实的、活生生的人类皮肤细胞制作的。

说来，日本团队真的不考虑一下用在「支柱产业」上么？

披上「人皮」的机器人

为了培养出类人的皮肤，Takeuchi教授和他的团队利用了组成人类真皮层的两个关键部分：胶原蛋白和真皮成纤维细胞。

其中，胶原蛋白是一种使皮肤具有结构和弹性的蛋白质，而真皮成纤维细胞在伤口修复中发挥着作用。

当研究小组将机器人手指浸入含有这两种成分的溶液中时，胶原蛋白和成纤维细胞的混合物会在机械指周围收缩并将其紧紧包裹，形成第一层皮肤。

在制作第二层皮肤时，研究人员将成纤维细胞换成了角质形成细胞，也就是是构成表皮的主要细胞成分，占到了人类表皮细胞90%。之后，角质细胞会逐渐粘附在成纤维细胞的底层。

至此，机械指的皮肤就做好了。

在接下来的测试中，研究人员发现，人造的「皮肤」具有十分良好的弹性，可以随着机器人手指的移动而拉伸和起皱。

更进一步，研究人员又测试了「皮肤」对水的排斥程度。

方法也很简单，就是将一个聚苯乙烯泡沫珠放在手指前面，看它是否能将其弹走。

别看只是一个不起眼的小珠子，这对湿润的表皮来讲却是一个非常棘手的挑战。

因为通常来说，聚苯乙烯珠会很容易粘在机器人的表面。

但在这种情况下，手指成功地弹开了珠子，证实了它的外皮可以像我们自己的一样排斥水。

相比之下，覆盖有另一种皮肤的器械指虽然已经尽力了，但讨厌的珠子在几次弹动尝试后最终还是卡在了手指尖上。

最终的测试，则是为了弄清楚这个皮肤是否能够自我愈合。

研究人员先用一把手术刀，在机器人的中间关节上切了一个小口，然后用胶原蛋白敷料进行包扎，这是治疗真实伤口的常用方法。

在一个培养皿中放置一周后，胶原蛋白绷带已经变形为皮肤，并在几次关节活动后依然能够保持原样。

一套操作下来，就连Takeuchi教授赞叹道：「我们对皮肤组织与机器人表面的契合度感到震惊。」

机器人仿真？很重要

那话说回来了，这几个日本科学家为什么要用人皮把机器人的手指裹起来呢？

难道真是...闲的？

其实，把机器人做的越来越像人这件事，对机器人专家来说非常重要。甚至可以说是他们的主要目标之一。

莫纳什大学人机交互专家Nicole Robinson表示，让机器人具备人的特点并不仅仅能让它们看起来和人在长相上更有关联，其实还能提高机器人完成任务的安全系数和效率。

「让机器人能有效地和人类世界进行互动是非常重要的一件事。」

比方说，拥有一只类人的手部的机器人，在执行抓取任务的时候会做得更好。

道理其实很简单。抓取本身就是人干的事，当然越像人手抓得越好。

另外一个原因是，把机器人做得更像人，会让和这些机器人一同工作的真人更加安全。

Robinson教授表示，「这样机器人不小心碰上人也不会造成多大伤害。」

此外，「人皮」最令人激动的部分是在机器人以外领域的潜在应用，比如设计逼真的假肢，或者是治疗烧伤的患者。

正是出于以上种种原因，机器人专家才一直在孜孜不倦地向着类人机器人努力。

看看去年Engineered Arts公司开发的这款机器人，Ameca。

其实无论是表情，触感，还是什么，都是科学家们做出的努力。

但是对于机器人专家来说，为机器人制造逼真的「皮肤」是一个巨大的挑战。

虽然像硅胶这样的柔软材料足够坚固和灵活，能适应机器人的运动，但如果它们不小心被撕裂，是没有办法自我修复的。

而且，想让一块扁平的硅胶像手套一样贴合机器人锯齿状的身体也是个难题。

Takeuchi教授还补充说，「硅胶皮肤看上去也没那么真。今天我们常用的硅胶罩，可能从远处，或者在照片或视频中看起来很真实。但当你真正走近，你一眼就能发现它是人造的。」

Takeuchi调侃道，「估计得那种巧夺天工的裁缝来做这个活儿，才能把硅胶修剪的像那么回事儿。」

那么，我们何时能买到呢？

莫纳什大学的机器人专家Juxi Leitner表示，现在的人造皮并没有包含人皮中的所有成分，比如皮下组织和血管等等。

因此，在不能持续得到赖以所需的营养的情况下，这些皮肤并不会活得太久。

不过，Takeuchi教授和他的团队为了创造出具有感觉神经元、毛囊、指甲和汗腺的机器人皮肤，已经开始琢磨如何在机器人皮肤中建立「循环系统」了。

显然，在短期之内，我们还不用担心自己走在路上的时候需要努力区分，哪个是机器人，哪个是人类。

标签： 胶原蛋白 纤维细胞

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