KAIST 發佈了一種基於神經形態半導體的人工感官神經系統，這項技術使機器人能夠忽略安全和熟悉的刺激，快速反應危險信號，類似於生物體的反應。該技術旨在支持智能且能效高的反應，應用範圍包括超小型機器人和機械義肢。
動物和人類能夠通過忽略安全或熟悉的信號來節省能量，同時對重要或有害的信號保持警覺。穩定的空調聲或衣物觸感會迅速淡出注意，但聽到自己的名字或被尖銳物體觸碰則會迅速集中注意力。
這些對比反應由習慣化和敏感化調節，習慣化減弱對重複非威脅性輸入的反應，而敏感化則提高對重要或危險刺激的反應。研究人員一直試圖將這些感官神經系統的功能引入機器人，使其能像人類一樣有效地對外部環境作出反應。
在實現這些功能的過程中，由於大多數方法需要複雜的軟件或電路，因此在緊湊且低功耗的硬件中實現這些功能一直是個挑戰。下一代半導體設備——記憶電阻器（memristors）能夠以電阻形式存儲類比值，並被廣泛研究作為人工突觸，為此提供了新的解決方案。然而，現有設備通常僅允許簡單的單調導電變化。
這一限制限制了它們模擬生物神經系統更複雜特徵的能力，包括習慣化和敏感化。KAIST 中南團隊開發了一種新型記憶電阻器，該設備引入了一個額外的內部層，其導電性可以朝相反方向變化。
通過這一對立反應，單個設備可以重現動態突觸模式：其輸出隨著良性刺激的重複而減少，但在檢測到危險信號時又能迅速恢復，甚至加強。由於自適應行為內建於設備中，系統可以在無需複雜軟件或處理器的情況下運行，從而促進了微型化和能效。
為了展示這一概念，研究人員構建了一個能夠識別觸覺和疼痛的人工感官神經系統，並將其集成到一個機械手中。該手對不熟悉的觸覺輸入最初反應敏感。當相同的安全觸碰重複施加時，其反應逐漸減弱，顯示出習慣化，忽略了非威脅性刺激。
隨後，當觸覺輸入與電擊結合時，系統將組合解讀為危險信號，並再次變得高度反應，顯示出敏感化。實驗結果證明，機器人可以像人類一樣有效地對外部刺激作出反應，而無需複雜的軟件或處理器，驗證了開發能效高的神經啟發機器人的可能性。
KAIST 的 See-On Park 表示：“通過模仿人類的感官神經系統，利用下一代半導體，我們開啟了實現更智能、更能效高的機器人以應對外部環境的新概念的可能性。”
這項技術預計將應用於下一代半導體和機器人技術的各個融合領域，如超小型機器人、軍事機器人以及機械義肢等醫療機器人。
該研究於 7 月 1 日在《Nature Communications》上線發佈，論文中列出了博士候選人 See-On Park 為第一作者。
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