iCANX Talks 学术报告︱陈晓东教授·4.0时代的人工皮肤感知

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iCANX Talks Vol.10

大家好，6月19日新加坡南洋理工大学（NTU）的陈晓东（Xiaodong Chen）教授在iCANX Talks为全球观众做了题为“智能皮肤感知-4.0时代的传感器”的精彩英文讲座，从传感器的历史和过去出发，介绍了人工皮肤传感器的现有发展情况和未来发展趋势，包含材料设计、柔性器件制备、系统集成和数据多模态融合等角度。会后iCANX Talks学术报告小组的南洋理工大学博士后王婷博士和北京大学博士研究生徐晨同学总结了讲座的主要内容，包括：研究背景、共形人工皮肤传感器（Conformal sensors），传感神经系统（Sensory nervous system），及多模态数据融合（Multimodal data fusion）；最后还对讲座的问答(Q&A)环节进行了翻译与归纳。本文共12,000余字，图文并茂，通俗易懂，相关内容对关心人工电子皮肤、体表智能传感系统、人机交互等前沿科技的老师和同学有一定帮助。本文的收费将全部作为撰写本技术报告的两位同学的稿费，感谢大家的宝贵支持，相信有您的支持和鼓励，iCANX Talks的学术报告会更加精彩。

iCANX Talks 学术报告

陈晓东教授·4.0时代的人工皮肤感知

——王婷/南洋理工大学 博士后，徐晨/北京大学 博士生

6月19日iCANX Talks有幸邀请到了新加坡南洋理工大学（NTU）的陈晓东教授为我们做了线上报告分享其研究工作。陈晓东教授是新加坡南洋理工大学材料科学与工程学教授，新加坡南洋理工大学材料科学与工程学校长讲席教授，物理与应用物理学特邀教授，现任新加坡柔性设备创新中心（iFLEX）主任，Max Planck-NTU 人工感应联合实验室主任。陈晓东教授及其所带领的团队特别关注柔性传感和储能器件研究中的基本科学和技术问题，比如关注器件的生物相容性、及高拉伸稳定运行性等，并长期致力于推动人工电子皮肤的智能化发展。当前研究重点包括：通过表界面结构及化学设计实现柔性器件的高拉伸性及功能化；基于界面物理化学结构设计和表面自组装，开发高基底粘附高灵敏度可拉伸生物功能器件；通过材料结构设计及表面化学修饰增强功能材料与生物界面的交互响应、结合人工智能技术推动多模态融合人工皮肤感知等。陈晓东教授获得的奖项与荣誉包括新加坡国立研究基金会研究奖（Singapore NRF Investigatorship），新加坡国立研究基金会奖金（Singapore NRF Fellowship），Small青年创新奖，南洋研究奖和Lubrizol青年材料科学研究员奖等。

图1 陈晓东教授在iCANX Talks的讲座信息

传感器作为对物理（或其它形式）信息进行测试和记录的器件，已经成为我们日常生活中的一部分。陈晓东教授将传感器的发展历程分为三个时代，分别是以检测机械信号为主要特征的1.0时代、拥有电信号反馈能力的2.0时代和现今我们所处的以大规模集成为主要特征的3.0时代。在此基础上，未来4.0时代的传感器将以人为中心，向着更智能的方向发展。

图2 传感器发展时间轴 （图片源自陈晓东教授报告）

人体本身拥有强大的传感和感知能力。在受到外部刺激时，人体会将这种刺激以电信号的形式通过神经通路传递给神经中枢，从而实现传感层面的功能。神经中枢在对刺激信息进行处理后通过反馈来实现感知层面的功能。正因为拥有这种强大的传感和感知能力，人类才能在复杂的环境中游刃有余地生存。其中，人体皮肤作为人体最大的器官，起着传感、调控和保护人体的重要作用。

目前已经有很多工作从材料制备、器件结构、系统集成等角度入手，致力于模仿人体皮肤的传感功能。但是，从长远发展角度来看，人工皮肤的发展还存在着几大挑战，例如：人工皮肤系统在传感层面功能的基础上还应具备更强大的感知和反馈能力、人工皮肤系统如何实现更好的人机交互、人工皮肤系统如何具备智能学习的能力等。因此，如果能通过人工皮肤系统，在模仿人体皮肤传感功能的基础上，进一步超越人体皮肤，实现感知、超级传感和智能学习的功能，将有着重大的意义。

在上述背景下，陈晓东教授带领团队从材料和器件制备、传感神经系统以及多模态数据融合的角度开展了一系列致力于超越人体皮肤的人工皮肤系统工作。