麻省理工科技评论 23-01-04 17:09
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#人造材料#【通过模仿人类的结构记忆行为,科学家造出导电磁性微颗粒,实现LED灯亮度的记忆性调节】

你知道吗?长期处于嘈杂环境中的人,会慢慢地“屏蔽”背景噪音;而有过痛苦拔牙经历的人,哪怕面对常规的牙齿检查,也会产生强烈的抵触。前者在#生理学# 上被称为脱敏化,后者则被称为敏化。它们的共同之处在于,都是由于记忆而引起的自适应行为。

在中国传统文化中,自适应行为也有对应的体现。我们熟知的谚语“一年被蛇咬,十年怕井绳”、以及“狼来了”的儿童故事,都体现了基于记忆的人类自适应行为。

对于科学家来说,谚语未必只是谚语,故事也未必只是故事。面对这些文化典故,芬兰#阿尔托大学# 应用物理系研究员彭勃所想的是:可否使用#人造材料# ,来模拟这种由记忆诱发的自适应行为?

既然是#人造材料# ,必然涉及到#仿生# 。仿生,是一个融合#生物学# 和#电子学# 的合成词,最早于 1958 年由美国科学家杰克·斯蒂尔(Jack E. Steele)首次提出。

仿生学可谓“既古老又年轻”。早在唐朝,诗人白居易就曾写过“在天愿作比翼鸟”的诗句,可见人类对于拥有其他生物的优势早有向往。而直到 20 世纪,才诞生了仿生学。

用中国成语来讲,仿生有着“师法自然”的含义。大自然是人类最好的老师,它教会我们利用自然的办法去解决人类的问题。目前,在人类生活中已有不少利用自然仿生的成熟案例。

例如,仿照荷叶的表面结构与化学,人们造出了超疏水表面,并将其大规模地用于防污自清洁涂料;通过模仿鲨鱼皮的表面结构,可以制备抗菌、减阻的人造皮肤,从而用于游泳衣和船舶外衣。

需要指出的是,这些都属于静态仿生的范围。生命体的很多功能都是动态的,并且具有自适应性,这也对仿生提出了新要求。

正如前面所说,生物对于外部环境的自适应性,和自身记忆紧密相关。有了记忆之后,生物体的功能与属性,可以随着外部环境的变化而调整,从而实现更好的生存。

此前,已有#计算机# 和#人工智能# 领域的学者做过一些探索,他们利用复杂的计算机算法,对复合电子器件群进行控制,从而实现部分的记忆行为。

与之迥然不同的是,彭勃则从材料设计的角度出发,利用液相法制备了导电磁性微颗粒,这是一种具有粗糙表面结构的颗粒。

据介绍,他和团队用磁场对颗粒进行定向组装,借此形成具有圆锥状的导电柱,以达到闭合回路、产生电流的开关功能。

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