ついに人間と同じような感覚の電子皮膚が作られた

・非同期式コード化電子皮膚は、圧力、温度、湿度を超高精度かつ高応答で感知することができます

・人間の感覚神経系の1,000倍の速さで触覚を感知することができます

・人工知能と統合することで、高性能な機械と脳のインターフェースを実現することができます

長年にわたり、科学者たちは機械に触覚を持たせようとしてきました。彼らは、人間の知能を持ったアンドロイドや義肢に電子皮膚を装備し、人間と自然に馴染んで思い通りに様々な動きができるようにしました。

これらの電子皮膚は、素早く感覚を伝えるために、多数のセンサーで構成されています。しかし、センサーからの触覚データを直列に送信するため、読み出しの待ち時間が長くなるという問題があります。

今回、シンガポール大学の研究者らは、超高速の応答性と堅牢性を備えた「非同期型コード化電子皮膚（ACES /Asynchronously Coded Electronic Skin）」を開発しました。ACESは、神経系を元にして、圧力、温度、湿度などを感知することができます。ほぼすべての種類の電子皮膚層と組み合わせて、電子皮膚として効果的に動作させることができます。

どのように動くのか?

人間の体には、脳、皮膚、筋肉をつなぐ約72キロメートルの神経が通っています。今回、研究者たちは人間の神経系をヒントに、ロボット用の電子皮膚を開発しました。

この皮膚（ACES）は、249個のセンサーで覆われたシリコン層でできています。1万個のセンサーを搭載しても、読み出し速度は非常に遅くなりますが、熱触覚データを同時に送信することができます。

研究者たちは、最大240個の人工機械受容体の実験システムを実証しました。いずれも60ナノ秒以下の時間精度を保ちながら、1ミリ秒遅れで非同期にデータを送信することができるとわかりました。

このように遅延が少なく超高精度になったことにより、電子皮膚は迅速な触覚知覚に不可欠な微細な時空間の変化を感知することができます。

画像元: Mario Tama/Getty

これは、複数のセンサーが1つのレシーバーに情報を伝達し、個々の電極ではなくシステム全体として機能する電子皮膚を、研究者が初めて構築できたことによる大きな成果です。センサーは並列に接続されているため、個々のレセプターが損傷しても、システム全体は正常に機能することができるのです。

ACESの欠点は、送信機や受信機では、感知不能が発生したかどうかを判断できないことです。これは、リアルタイム性が重要な電子皮膚アプリケーションにおいて、非常に重要な要素です。

研究チームは現在、神経科学者やエンジニアと協力して、義手に触覚を回復させるための研究を行っています。彼らは、この電子皮膚によって、自律型擬人化ロボットのための機械-人間-環境間の相互対話が進展し、人工知能と統合して高性能な機械-脳インタフェースを実現できると考えています。