未来将出现更多人造生物技术？光电脉冲感觉神经，会直接改变生活

学过生物的大家都知道人类体感系统拥有很多出色的性能，包括机械感受器、神经元和突触的集成和协作，这也使我们能够高效地感知和处理触觉信息。

但是由于生物体感系统的复杂性和多功能性，这也一直激发着科学家们寻找方法来模仿和应用其原理，以开发创新的技术。

科学家们经历长时间的研究后，突然受到生物体感系统的启发，而后紧接着报告了一项引人注目的研究，目的是为了更好的模拟触觉感知和处理的过程。

在这项研究中，科学家们引入了一种光电脉冲感觉神经，这种神经是具有神经编码、感知学习和记忆能力的，用这种神经制成的系统也是有很多优势存在的。

这个系统首先利用MXene基传感器来感知外界的压力，然后通过将发光二极管与模拟数字电路相结合，将压力信息转换为光脉冲，最后再用突触光电记忆器来集成和处理这些光脉冲。

从这里可以看出这个系统的操作流程十分方便和轻松，除此之外，这一系统的独特之处在于它的多功能性，因为通过神经编码，我们的脉冲神经不仅能够检测同时施加的压力输入，还能够识别莫尔斯电码、盲文和物体运动。

除了这些优势之外，我们还可以通过采用降维特征提取和学习方法，让系统还能够识别和记忆手写字母和单词，这一技术为电子皮肤、神经机器人和人机交互技术提供了一种有前途的途径，也为未来的科学研究和技术应用提供了新的可能性。

在生物体感系统中，分布和并行网络的感受器、神经元和突触紧密协作，使人类能够高效地感知和处理触觉信息，而这些系统通过将外部刺激编码成神经脉冲，然后通过神经元和突触传递和处理这些信息，从而实现了复杂和非结构化的现实问题的解决。

也是受到这些生物触觉系统的启发，科学家们开发了神经形态学设备，旨在模仿生物基于脉冲的感知和处理，以提高性能并实现智能功能，然而这些功能在传统计算体系结构下通常需要大量电力，这导致这个项目的研究成本十分高。

但是由于这个项目极具重要性，因此科学家们企图寻找更合适的方法去替代其中的一些步骤，而且模仿人类触觉感知和处理对于未来的智能机器人和人机交互至关重要。

于是为了更好的解决这个问题，科学家们用一种基于柔性有机电子的生物描述了逼真的尖锐传入神经，其中电阻性压力传感器、环形振荡器和突触晶体管结合在一起，以检测、转换和整合压力信息。

即使已经做到了这一步，但仍有疏忽，那就是这种非可塑的结构限制了对学习和记忆功能的模仿和实现，而这些功能使人类能够通过触摸从环境中学习和适应。

对于是否能在硬件级别上对触觉信息进行编码、处理、学习，以至于导致能让记忆的生物逼真模仿大大推进生物启发的感知系统，关于系统这方面的能力尚未得到证实，还需要进行更多的训练才能得出结论。

我们认真看现在的科学技术，可以发现有一个充满前景的研究领域引起了广泛的兴趣：光电脉冲感觉神经。

这项研究为未来的电子皮肤、神经机器人和人机交互技术提供了新的可能性，它将复杂的生物神经编码原则应用于硬件级别，推动了生物启发的感知系统的发展，为我们创造了一个全新的领域，有望解锁无限的潜力。

而在这项研究中，科学家们报道了一种令人激动的技术，它不仅具有感知、神经编码、感知学习和记忆功能，还能够通过多个柔性MXene基传感器检测压力信息，并将其转换和编码为光脉冲，这个过程在多个层面上引人入胜，它的背后是让人叹为观止的科学原理和工程技术。

接下来我们先来深入了解这项研究的核心技术，科学家们开发了一种能够感知压力的光电脉冲感觉神经，这些神经元不仅能够检测压力的强度和分布，还能够将这些信息编码成光脉冲，这一点在实际应用中有着广泛的潜力，因为它为我们提供了一种全新的方式来感知和处理物理世界的信息。

为了更好的实现这一技术，研究团队将发光二极管（LED）与环形振荡器和边缘检测器相结合，将编码的光脉冲传递给光电突触，这些光电突触是基于ITO/ZnO/NSTO的突触光电记忆器，它们的设计灵感来自生物神经系统，但又融入了先进的电子工程原理。

这种技术的最大创新之处在于，它实现了分布式传感器和突触光电记忆器之间的非接触集成，这意味着一个光电记忆器能够通过光脉冲处理多个感觉输入，从而简单模拟了多个前神经元轴突末端到后神经元树突之间的多个行动电位集成的过程，这种集成能力为系统带来了前所未有的灵活性和适应性。

除了这些优势外，这项研究还运用了速率编码和时间编码这两项主要的生物神经编码原则，这些编码原则使得光电脉冲感觉神经不仅能够检测、组合和区分同时的压力输入，还能够识别莫尔斯电码、盲文字符和物体运动，这一功能的实现为人工智能和机器感知领域带来了崭新的可能性。

更令人兴奋的是，通过在降维结构中实现特征提取和学习，这个系统还能够识别和记忆手写字母和单词，这种自适应性和学习能力将使这项技术在多个领域有广泛的应用前景，从自动驾驶汽车到医疗诊断，无所不包。

虽然这项研究目前还处于实验室阶段，但它已经为未来的电子皮肤、神经机器人和人机交互技术铺平了道路，这个领域的不断发展和创新将为我们提供更多的机会，去探索和理解大脑神经系统的奥秘，同时也将为我们的科技世界带来更多的可能性。

总结一下，光电脉冲感觉神经是一项引人注目的研究，它将电子工程和神经科学结合起来，为我们打开了一扇通向未来的大门，这项技术的应用潜力广泛，从感知到学习，从医疗到人工智能，都有着巨大的影响，虽然还需要进一步的研究和开发，但我们对这个领域充满了信心，期待着未来的突破和发展。

随着时间的流逝，科学家们经过大量的实践发现，在如今的生物领域中，生物学常常提供了有价值的启发，用来解决工程和技术问题，尤其是最近的一项研究表明，MXene可以成为柔性电子器件的有前途的材料，这是一种二维金属碳化物/氮化物。

因为MXene独特的层状结构表现出了原子层之间的距离和电导率在外部压力下的变化，这使其成为了制造柔性压力传感器的理想材料，完全覆盖了生物感受器的工作范围，我们通过制造高结晶质量的Ti3C2Tx MXene制备了柔性压力传感器，其响应范围广泛，可达200 kPa。

后期科学家们为了将压力信号转换为可处理的数据，设计了一个LED耦合的环形振荡器和边缘检测器，用于将压力依赖的电压信号转换为光脉冲。

与传统的电压幅度编码相比，这种机器采用了生物启发的脉冲编码方法，更稳健，能够携带更多的信息，这种脉冲编码不仅可以用于速率编码，还可以用于时间编码，或者两者的组合，以模仿生物感觉神经元的输入-输出。

毕竟是模仿，还是会有很多误差的产生，于是为了更好的实现生物感觉神经的输入-输出响应，我们设计了一个高性能的光电人工突触，利用突触光电记忆器可以产生电压脉冲，并根据光脉冲修改其权重。

这些也导致科学家们可以通过模拟神经信息的传递和处理，并实现对感觉数据的内存计算，此外，光电突触表现出了高灵敏性和高工作速度，完全覆盖了生物突触的工作范围。

而这种光电突触还能够检测和集成光脉冲成为突触后电流的光脉冲频率，当受到重复光脉冲的刺激时，突触后电流逐渐增加并显示出神经促进行为，这对于神经信息的传递和处理至关重要，而且，突触权重可以在运行时因输入压力而改变，这种权重变化取决于压力幅度。

也就是利用上面描述的这些技术，科学家们充分展示了具有时间编码的莫尔斯电码阅读器的潜力，时间编码不仅以脉冲的时序和持续时间编码信息，还以非脉冲的时序和持续时间编码信息。

除了这些之外，这个系统可以通过训练和学习时间常数，从而识别莫尔斯电码字符，而莫尔斯电码还可以通过计数脉冲来读取，尖锐传入神经的光电记忆器会产生一个包含多组脉冲的信号，每个字母的总脉冲数量对每个字母都有特征，可以用来读取莫尔斯电码，这种方法可以提高识别精度。

最后对整个研究进行总结，也就是代表我们的研究展示了生物启发的光电尖锐传入神经的巨大潜力，不仅可以用于柔性压力传感器，还可以应用于具有时间编码和计数脉冲的信息处理任务，为未来的生物感知技术提供了新的可能性。