画皮走进现实?微笑机器人脸由活体人类皮肤细胞打造,你怕了没

科技动态 2024-06-27 13:43 阅读:8

画皮走进现实?微笑机器人脸由活体人类皮肤细胞打造,你怕了没 第1张

新智元报道

【新智元导读】日本东京大学Shoji Takeuchi教授领导的研究团队利用活体人类皮肤细胞制成机器人人脸,不仅能做出微笑表情还能受伤自愈。

从正义英雄到邪恶反派,生物合成机器人一直都是许多科幻作品的主角。

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在服务行业,类人机器人经常被要求与人类互动,看起来像人一样,「真实」则是它们的首要任务之一。

因为像人一样的外表可以提高沟通效率,让人产生好感。

虽然目前机器人的硅胶皮肤可以模仿人类的外观,但它在皱纹等细腻纹理方面做得不够,也缺乏皮肤特有的功能。为机器人制造活皮肤的尝试也仅取得了有限的成功。

25日,日本科学家找到了一种将活体皮肤附着在机器人脸上的方法,从而使机器人的微笑和其他面部表情更加逼真。

东京大学的研究小组称,这一突破来自于对人体组织结构的复制。

这为制造生物合成机器人铺平了道路,并且这种机器人的皮肤具有自我修复功能,不会轻易撕裂或撕破。

人造皮肤是在实验室中利用活细胞制成的。它不仅柔软,就像真正的皮肤一样,而且一旦被割破还能自我修复。

人造皮肤能做表情,就问你怕不怕

研究人员表示,由活体人类皮肤制成的笑脸有一天可能会被附在类人机器人上,使机器能够更逼真地表达情感和交流。

其皱纹还可能对化妆品行业有帮助,因为它们可以用于测试和研究护肤品的效果。

这种活体组织是一种由人类皮肤细胞在胶原支架中培养而成的混合物,置于3D打印的树脂基座上。

与之前的类似实验不同,这种皮肤还包含类似于人类和其他动物皮肤下层组织中的韧带,使其固定并赋予其惊人的强度和灵活性。

哈佛大学的Michio Kawai称这些韧带等效物为「穿孔型锚」,因为他们通过在机器人的树脂基座上打孔,让微小的V形腔填充活体组织,从而创建了这些锚。

这种设计帮助机器人皮肤固定在原位。

研究团队将这种皮肤放在一个几厘米宽的笑脸机器人上,该机器人通过连接到基座的杆子来移动。

他们还将这种皮肤附在一个类似大小的人头形3D模型上,但这个模型无法移动。

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Kawai说,「随着AI技术的发展和其他进步,使机器人承担更多角色,机器人皮肤的功能需求也在变化。」

这项研究也可能为化妆品行业带来意想不到的好处。在一个实验中,研究人员让这个小机器人脸持续微笑一个月,结果发现他们能够复制表情皱纹的生成过程。

Kawai在东京大学工作时说,「在掌上实验芯片上重现皱纹形成的能力,可以用于测试新的化妆品和护肤品,帮助预防、延缓或改善皱纹的形成。」

当然,Kawai也指出,这种皮肤仍然缺乏真实皮肤的一些功能和耐用性。

由于缺乏感知功能和没有血管来提供营养和水分,这种皮肤在空气中不能长时间存活。

为了解决这些问题,目前的挑战是将神经机制和灌注通道整合到皮肤组织中。

研究团队

该项新技术由日本东京大学Shoji Takeuchi教授领导的研究团队,在论文「Perforation-type anchors inspired by skin ligament for robotic face covered with living skin」中提出。

早在2022年6月9日,Shoji Takeuchi教授就在Matter杂志上发表了研究成果,为机械手指提供真实人类皮肤的质感,甚至有防水和自愈功能。

通过研究,Shoji Takeuchi教授发现,皮肤组织和机器表面的契合程度相当高。

「这项工作只是创造出覆盖活体皮肤机器人的第一步。」

秉持着「活体皮肤是赋予机器人生物外观和触感的终极解决方案」这一理念,两年后,Shoji Takeuchi教授领导的团队又有新进展。

要达到皮肤和机器连接这一目标,通常皮肤组织附着在机器表面上会使用微型钩子,能够有效连接机械和皮肤组织。

但是这种方法有两个致命的缺点。

一是特定的皮肤涂层才能与微型钩子兼容,使用范围相当有限;

二是机械结构和皮肤连接常常出现不够牢固和不够灵活的问题,而且这些钩子会在机器人移动时损坏皮肤。

在人体内,皮肤是通过韧带--由柔韧的胶原蛋白和弹性蛋白组成的细绳--拴在下层结构上的。

Shoji Takeuchi教授从人类皮肤韧带中获得灵感,在机器人面部进行特殊的V形穿孔使皮肤层固定。

为了重现这种情况,研究人员在机器人身上钻了很多小孔,然后涂上含有胶原蛋白的凝胶,再在上面铺上一层人造皮肤。

这种方法一方面使皮肤显得更加逼真,另一方面还可以自行修复任何割伤或擦伤。

Shoji Takeuchi教授说,「通过模仿人类皮肤韧带结构,并在固体材料中使用特制的V形穿孔,我们发现了一种将人造皮肤与机械结构结构结合的方法。」

「皮肤的天然柔韧性和强大的粘合方法意味着皮肤可以随着机器人的机械部件移动,而不会撕裂或剥落」

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研究人员说,这项技术还需要多年的测试才能成为日常现实。

Shoji Takeuchi教授表示,「另一个重要挑战是通过在机器人内部集成复杂的致动器或肌肉,创造出类似人类的表情。」

逼真又可爱or恐怖谷效应?

对于技术大佬又「整新活儿」,网友对于颇具视觉冲击力的演示图片纷纷发表了自己的意见。

有网友对这种新技术很感兴趣,并表示愿意和它交朋友。

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大部分网友都表示了质疑态度,表示不看实物,几张图片就足以看得人Sam值狂掉。

老天爷,人类倒腾出来得恐怖玩意又超出我的理解范围了。

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也有网友表示,机器人过度对逼真的追求反而会引起人们负面和反感的情绪。

正如机器人专家森政弘的「恐怖谷理论」假设,当机器人与人类的相似程度达到一个特定程度的时候,人类对他们的反应便会变得极其负面和反感。

一些网友对于这种逼真类人机器人制造的目的进行了讨论。

他们认为机器人研究的主要方向应该是协助人类代工或提高效率,外形如何,是否逼真无人在意。

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由MC我的世界制作的企鹅热气球,确实比人皮瞪眼机器人看起来可爱多了。

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参考资料:

https://www.newscientist.com/article/2436859-smiling-robot-face-is-made-from-living-human-skin-cells/

https://www.reddit.com/r/Futurology/comments/1do8dhc/smiling_robot_face_is_made_from_living_human_skin/

https://www.bbc.com/news/articles/cedd3208veyo

https://www.cell.com/cell-reports-physical-science/fulltext/S2666-3864(24)00335-7?_returnURL=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2666386424003357%3Fshowall%3Dtrue