科幻电影成现实?电子皮肤市场空间超2万亿,多家上市公司已布局

百家 作者:创业邦 2021-04-23 17:18:16 阅读:519
作者丨宇哲
图源丨摄图网


2019年,Netflix神剧《爱,死亡和机器人》在全球走火,这部豆瓣9.2高分的动画,让赛博朋克(cyberpunk)这一概念走出科幻,成为一种风格。观众大呼过瘾之余,除了独特的叙事风格与CG特效,更让人引起思考的,是片中对未来世界、科技发展与人类关系的探讨

未来科技究竟会发展到什么程度?人类真的会与机器人共处吗?

当多部电影探讨着科幻议题,很多电影中的场景,在科技推动下正成为现实

科幻电影里,冷冰冰的“电子芯片”真的会与人类结合。1985年,通用电气公司(GE)利用离散型红外传感器制造了第一个机器人手臂的敏感皮肤,开启了电子皮肤的发展历史。2000年,贝尔实验室成功制造出当时世界上第一个用有机晶体管材料做成的柔性电子纸。

皮肤作为人体最大的器官,负责庞大的信息交换。它能够收集外界刺激,并把这些刺激转换成压力、疼痛和温度等人体可感知的信号,科学家们正在创造出具有类似人类感官能力的人造皮肤。

2015年,美国国家工程院院士、斯坦福大学化学工程系主任鲍哲南教授的团队,研发出世界上第一个可与动物大脑沟通的可弯曲型电子皮肤。经过多年研究与实践,如今电子皮肤正超越皮肤本身的属性,从技术上来看,在假肢制造、机器人设计、可穿戴设备等多个领域起到重要作用。

科技让电影成为现实,人工电子感官技术的发展为全球经济带来利好。据IDTechEX机构预测,2018年全球柔性电子市场为469.4亿美元,2028年为3010亿美元(2万亿人民币)。

正如来自中国的科学家鲍哲南教授所说:“电子皮肤是未来电子工业发展不可避免的趋势”,这项技术未来有望成为世界各国抢占的科技制造点。


近似人类“触觉”的机器人,已经不远了

如果没有皮肤,人类会怎样?

我们将失去触觉、无法感知冷暖和疼痛。皮肤不仅是器官的保护壳,还是生存所需的信号系统。可以把皮肤比作是触觉感受器,它紧密地分布在整个皮肤上,并将触觉、温度等转化为信号,传递给大脑。

电子皮肤(e-skins)则是模仿人类皮肤的柔性电子设备,它由轻薄、透明、柔性、可拉伸的材料制成,方便地贴合于人体皮肤表面,实现人工触觉。

一直以来,科学家们在努力将自身具备的全部感官“复制”到机器人身上,但机器仍缺乏一些极其关键的能力,其中就包括人类精密而完善的触觉。

目前,即使世界上最逼真、最仿生的义肢,也难以实现触觉的突破。而具有触感能力的电子皮肤,却完全能使假肢理解触摸、弯曲或按压等动作,帮助配有假肢的人恢复感觉。

在机器人研发上,电子皮肤可以帮助机器人敏感获知环境信息。近年,鲍哲南团队研发出具有触觉传感器的手套,机械手臂在戴上手套后能够具备和人类皮肤类似的触觉。

鲍教授曾在公开场合表示:“用这样的机器人摘树莓,它的手会把握适当的力道而不将其压破。”显然,在人工电子感官技术不断发展的当下,机器人的触觉越来越接近“人类”。

更神奇的是,如今的传感器不仅可以感知传统意义上的力学信号,“近几年,传感器又增加了对电学信号和化学信号的感知,从大脑、肌肉传出来的细微电信号和化学信号均可被测量,这意味着电子皮肤具备了更多功能。”鲍教授曾透露,目前其正在进行新材料的理论和实验研究,未来手机屏幕、医疗仪器都可以像皮肤一样贴在身上。

可以预见,随着科研的发展,未来慢性病群体将不再需要佩戴大型电子监视设备,轻薄、智能的电子皮肤将可以嵌入人体,成为人体健康的指示标。据了解,目前柔性触摸屏已实现产业化,并成功应用于世界首批可弯曲智能手表和可折叠智能手机中。

去年,沙特国王阿卜杜拉科技大学研制出目前最强的人造皮肤,这款灵敏度较高的人造皮肤可以感知8英寸外的物体,并在不到十分之一秒的时间内对刺激做出反应。其还可以自我修复达5000次,并且在四分之一秒内恢复。

这项发明不仅可以用于假肢、病患检测等医疗用途,还可以应用于多款产品,包括测量家具、飞机和建筑物结构健康状况的传感器带。“我们设想这项技术应用在生物学以外的未来。”该研究小组称。

如何不断提高人工电子感官技术,是各国科学家研究的方向。

去年9月,来自澳大利亚的研究人员成功开发出一种人造皮肤,能像真实皮肤一样对疼痛刺激做出反应,以前所未有的细节复制痛苦刺激的反馈回路,并且能够区分疼痛的严重程度,这意味着离造出能感知疼痛的智能机器人已经不远了。

在人工电子感官技术领域中,大家熟知的电子眼、电子鼻、电子舌等电子感官设备,早已广泛应用于交通、安防等领域。

例如电子鼻能够在若干种混合气体复杂的环境中快速、准确地识别出各种气体的浓度,并作出定量分析,客观评价食品风味。电子舌能灵敏地将人类感官很难区分的样品进行鉴别,判定滋味,如茶叶、酒类区分,肉制品鉴定,奶制品和调味品的工艺考察等。

显然,人工电子感官技术作为传感器研究的一个重要领域,应用范围大且前景广阔。这也为相关领域的公司带来更多机遇,目前国内已有汉威科技、北矿科技等上市公司进行相关领域的布局,随着市场需求的不断增加,人工电子感官行业的创业投资前景呈现利好。

虽然人工电子感官技术快速发展,但作为一种新兴技术,还存在着灵敏度不高、数据分析不够精准等诸多挑战。

正如鲍哲南教授所说:“从工艺的角度来说,还需要进一步实现更复杂、更大型的集成电路方式;从应用角度来说,还需要找到应用的路线图。路线图必须先从简单的应用出发,或者用新发明的材料和器件实现已有的应用,再慢慢延伸到越来越复杂的系统性的应用。”

随着电子皮肤等人工电子感官技术的发展,未来势必面临巨大的市场需求,要想让科技实现更多可能,则需要学术界及相关领域的通力合作。


美的首届科技创新挑战赛,邀你来战

5G、大数据、云计算等新兴技术,正将人类带向人工智能时代。而人工电子感官技术,更可以使科幻成为现实,以科技赋能更多领域。

如何更好地助力人工电子感官领域的创新与应用?

4月20日,由美的集团与36氪联合发起的美的首届科技创新挑战赛正式启动。赛事以“人工电子感官”为赛题,邀请万千科技爱好者一同深入研究人工电子感官技术,充分挖掘其在生活中的应用潜力。

本届大赛面向全社会开放,高等院校在校生、科研单位工作者、企业人员等均可以个人或团队的方式报名参赛。

本次大赛分为初赛、复赛、决赛三个阶段,并设置特别赛道。

初赛时间为2021年4月20日-2021年6月1日。各参赛选手、团队需将参赛作品在规定时间内提交至大赛官方网站,由大赛组委会组织专家进行专业评审,最终筛选至多24支优质队伍晋级复赛。

复赛将于2021年7月中旬举行。24支晋级队伍以线上直播的形式进行复赛,综合各队作品形态、作品识别能力和评委打分,总分排名前8的优质队伍晋级决赛。

决赛预计于2021年8月中下旬举行。晋级决赛的8强选手将进行线下决赛,在决赛现场展开三轮PK,角逐三甲。

大赛还设置了特别赛道,针对在人工电子感官技术领域存在更高检测难度的物质,向全国科技爱好者征集检测方案。参赛选手、团队可在2021年4月20日-2021年6月1日投稿。美的集团将从投稿方案中遴选出优秀作品,与团队负责人直接沟通项目合作机会,优秀参赛者还有机会受邀前往决赛现场参加项目表演秀。

根据评分规则,比赛结果将以电子感官紧凑度、识别准确率、识别速度三个维度进行评判,最终评选出冠军队伍1支、亚军队伍1支、季军队伍3支、人气奖队伍1支、分别授予人民币20万、10万、5万、5万奖励,及优胜队伍4支,奖励各1万元,并颁发获奖证书。

为了更好支持与赋能选手,美的将为参赛者提供全程的技术支持,以及极富吸引力的奖励回报,包括:对表现优异的团队、个人发放入职Offer、直通终面卡或实习直通Offer,优秀选手在入职后将会得到资深专业作为专属导师,还有机会与美的集团CEO对话,以及赴日本核心研究院游学一周;优秀项目还将获得孵化与投融资对接机会。

去年底,美的集团整体业务构架更迭,战略主轴全新升级为科技领先、用户直达、数智驱动、全球突破。为了更好地在科创领域发力,美的希望通过此次大赛,挖掘更多具有创新思维的新时代人才,为人工电子感官技术发展带来更多创新与突破。

技术的发展势必为人们的生活带来更多可能,这也契合了美的为全球消费者创造美好生活的初衷。我们相信,随着科研的不断深入,在不久的将来,科幻电影中才会出现的人工智能,终会在现实中与我们相遇。

如果你也有一个科幻梦,或者想要参与创造一个赛博朋克的AI智能时代,美的在这里邀你一起“造梦”未来。

报名入口:微信小程序搜【美的创见大赛】

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