人工智能（AI）与电子皮肤（electronic skin）技术的融合正在革新医疗保健、机器人技术及人机交互。最新发表于Chemical Reviews的综述文章《迈向AI时代：电子皮肤的进展》（Toward an AI Era: Advances in Electronic Skins）深入剖析了AI与电子皮肤的协同效应如何增强感知能力，并在多个领域塑造未来应用。
新加坡国立大学Benjamin Tee教授，付雪梅博士、程文博士（现任南京大学助理教授）、Wan Guanxiang博士和杨梓杰共同撰写，详尽地总结了电子皮肤的功能与特性，探讨了感官数据特征提取和多种机器学习模型的应用，深入分析了人工智能在电子皮肤传感器设计中的应用，并重点讨论了人工智能在不同应用场景下的角色。文章还审视了电子皮肤内的硬件智能，并对人工智能技术赋能电子皮肤所面临的挑战与机遇进行了全面的总结和分析。
人工智能与电子皮肤的融合
人工智能与电子皮肤的融合改变了传统收集、处理和分析数据的方式。当前通过传统机器学习、深度学习以及神经拟态等方法，电子皮肤独有的高密度、高频率、复杂耦合的感官数据得以高效地解析。
该综述概述了人工智能如何辅助电子皮肤材料的设计，以及如何增强应用场景中传感数据的特征提取与解析。电子皮肤如今已经具备压力敏感、应变敏感和多模态传感的能力，其与机器学习及深度神经网络的融合推动了多个领域的发展。
机器人领域方面，人工智能赋能的电子皮肤能够使机器人获得增强的触觉敏感性，能够更自然地与环境互动，执行如物体操作、复杂手术等需要精细控制运动的任务。
在医疗领域，人工智能增强的电子皮肤能够持续、实时地观察患者的生命体征。例如心电、体温、乃至血糖水平。此外人工智能技术还推动了自愈合、无创、无感和无线电子皮肤的发展，使其更具耐久性和适应性。这些特性对于长期的可穿戴健康监测设备和对在不可预测的环境中自主操作的机器人尤为重要。
图3：近期报道的应用于人工智能电子皮肤中的神经网络的总结。
挑战与未来方向
尽管人工智能技术已将电子皮肤技术推向了新的高度，该领域仍面临诸多挑战，包括数据多样性、不同模型的鲁棒性以及传感器硬件层面的智能实现等。作者们多维度地探讨了人工智能与电子皮肤深度耦合的未来趋势，涵盖器件设计、应用探索、软件层优化及硬件层创新等多个层面。这种耦合将开启诸多新的可能性，使我们在现实和虚拟之间的无缝互动更进一步，亦或能够更快、更广地推动机器人技术、仿生假肢、医疗健康以及安全的人机交互等领域的创新与发展。
展望未来，电子皮肤技术的潜在应用图景令人振奋。设想中的人工智能与电子皮肤赋能的机器人与系统，能够在深海、太空等极端环境下展现出卓越性能，成为人类探索未知世界的得力助手。同时，这些技术还承载着解决现实社会问题的希望，特别是在全球人口老龄化背景下，它们有望为年长人士提供前所未有的支持，甚至扮演起科幻作品中才有的角色，有效缓解劳动力短缺的挑战，为社会的可持续发展贡献力量。
【参考文献】
https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.4c00049
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