美國科學(xué)家近日在《生物科學(xué)公共圖書館雜志》(Public Library of Sciences Biology)上發(fā)表文章稱，研究證明,，人體大腦會以不同的腦電波模式來應(yīng)對人們在對話中所聽到的字句,。由于人腦處理思維的方式與處理聲音的方式相似,。科學(xué)家們由此斷言,，將來可以研制出一種“讀心”裝置,，植入腦損傷病人頭部便可了解病人在對話中確實(shí)聽到的字句，從而推斷病人對對話的理解,。
該研究由美國加州大學(xué)伯克利分校(University of California at Berkeley)一科研小組完成,。他們將一系列電極通過頭骨空隙連入15位癲癇病患者腦部，接著向他們播放一段長達(dá)5至10分鐘的對話錄音,。在病人聆聽的同時,，研究人員觀測病人腦部顳葉的活動情況。顳葉負(fù)責(zé)語言處理,。在這之后,，科學(xué)家建立兩組電腦模型將病人腦產(chǎn)生的明顯信號與個體錄音片段進(jìn)行配對。最后,，為了驗(yàn)證配對的準(zhǔn)確率,，研究人員將對話錄音進(jìn)行拆解，以字為單位單獨(dú)放給病人聽,，再通過病人腦部產(chǎn)生的電波推測其聽到的具體單詞,。結(jié)果證明,，其中一組電腦模型準(zhǔn)確率高達(dá)90%。
對此,，研究成員之一羅伯特·奈特(Robert Knight)教授表示,，這對成千上萬由于中風(fēng)或路格里克氏病導(dǎo)致腦部受損，從而無法開口說話的患者來說無疑是天大的喜訊,。自上世紀(jì)90年代初被發(fā)現(xiàn)以來,，碳納米管一直是科學(xué)家研究的熱點(diǎn)，其優(yōu)異的力學(xué),、電學(xué)性能不斷被挖掘,。記者日前從中國科學(xué)院物理研究所獲悉，該所北京凝聚態(tài)物理國家實(shí)驗(yàn)室（籌）的研究人員在碳納米管薄膜基人工肌肉致動器方面取得了新進(jìn)展,。
據(jù)介紹,，凝聚態(tài)物理國家實(shí)驗(yàn)室（籌）先進(jìn)材料與結(jié)構(gòu)分析實(shí)驗(yàn)室“納米材料與介觀物理”研究小組一直致力于各種納米材料的研究。他們制備出了宏觀尺度的碳納米管薄膜及纖維,，并利用這種連續(xù)的力電傳遞載體制備了高性能的新型碳納米管復(fù)合纖維,、復(fù)合薄膜及卷繞式電化學(xué)超級電容器。最近,，在這些工作的基礎(chǔ)上,，中科院院士解思深指導(dǎo)的博士生李金柱等人對碳納米管薄膜基人工肌肉致動器進(jìn)行了研究。
很多材料在光,、電,、熱、磁等作用下會產(chǎn)生彎曲,、伸縮等類似自然肌肉的力學(xué)形變，被稱為智能材料或人工肌肉,，可廣泛用于仿生機(jī)器人,、開關(guān)、傳感器等,。傳統(tǒng)的智能材料包括壓電陶瓷材料,、記憶合金等，很多新型的聚合物材料也有類似的性能,，但卻擁有更小的密度,、更低的價格。
其中,，離子型電致動聚合物是一種能將電能直接轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的材料,，包括導(dǎo)電聚合物、碳納米管,、離子聚合物凝膠等,。其工作電壓通常只有幾個伏特,，這使得它們成為輕質(zhì)仿生系統(tǒng)運(yùn)動部件的首選材料。
但是離子遷移通常要在溶液中進(jìn)行,，并且需要克服阻力做功,，所以使得這種電致動器件響應(yīng)較慢（秒至分鐘）、頻率使用范圍很窄（通常小于1赫茲）,、力學(xué)輸出能力也相對較弱,。
針對這些難題，物理所的研究人員采用連續(xù)的碳納米管薄膜作為電極層及力學(xué)增強(qiáng)體,，用灌注了離子液體的天然聚合物凝膠作為電解質(zhì)層,，熱壓組裝成三明治結(jié)構(gòu)的電致動聚合物器件。對這樣的懸臂梁式器件兩電極層間施加一個交流電場,，它就會發(fā)生快速的往復(fù)擺動,。
據(jù)介紹，與之前的離子型聚合物致動器相比,，這種新型致動器可以長期穩(wěn)定地在空氣環(huán)境中工作,，其電力學(xué)性能也有一到兩個數(shù)量級的進(jìn)步，如18毫秒的超快的電力學(xué)響應(yīng),、幾十至上百赫茲的相當(dāng)寬的頻率使用范圍以及驚人的力學(xué)輸出能力,。
研究人員介紹說，如此顯著的性能提高,，不僅因?yàn)樘技{米管與選用的聚合物材料及離子液體有良好的生物相溶性,，還來源于碳管薄膜電極的高電導(dǎo)及其優(yōu)異力學(xué)性能對整個器件力學(xué)性能的提高和調(diào)制。這種新型的電致動器件可以在很寬的頻率內(nèi)使用,，如低頻下工作的夾持裝置或機(jī)器人手臂的彎曲構(gòu)件,，或高頻共振頻率下工作的輕型仿生飛行機(jī)器人的動力系統(tǒng)或仿生飛行昆蟲的翅膀。
該研究由美國加州大學(xué)伯克利分校(University of California at Berkeley)一科研小組完成,。他們將一系列電極通過頭骨空隙連入15位癲癇病患者腦部，接著向他們播放一段長達(dá)5至10分鐘的對話錄音,。在病人聆聽的同時,，研究人員觀測病人腦部顳葉的活動情況。顳葉負(fù)責(zé)語言處理,。在這之后,，科學(xué)家建立兩組電腦模型將病人腦產(chǎn)生的明顯信號與個體錄音片段進(jìn)行配對。最后,，為了驗(yàn)證配對的準(zhǔn)確率,，研究人員將對話錄音進(jìn)行拆解，以字為單位單獨(dú)放給病人聽,，再通過病人腦部產(chǎn)生的電波推測其聽到的具體單詞,。結(jié)果證明,，其中一組電腦模型準(zhǔn)確率高達(dá)90%。
對此,，研究成員之一羅伯特·奈特(Robert Knight)教授表示,，這對成千上萬由于中風(fēng)或路格里克氏病導(dǎo)致腦部受損，從而無法開口說話的患者來說無疑是天大的喜訊,。自上世紀(jì)90年代初被發(fā)現(xiàn)以來,，碳納米管一直是科學(xué)家研究的熱點(diǎn)，其優(yōu)異的力學(xué),、電學(xué)性能不斷被挖掘,。記者日前從中國科學(xué)院物理研究所獲悉，該所北京凝聚態(tài)物理國家實(shí)驗(yàn)室（籌）的研究人員在碳納米管薄膜基人工肌肉致動器方面取得了新進(jìn)展,。
據(jù)介紹,，凝聚態(tài)物理國家實(shí)驗(yàn)室（籌）先進(jìn)材料與結(jié)構(gòu)分析實(shí)驗(yàn)室“納米材料與介觀物理”研究小組一直致力于各種納米材料的研究。他們制備出了宏觀尺度的碳納米管薄膜及纖維,，并利用這種連續(xù)的力電傳遞載體制備了高性能的新型碳納米管復(fù)合纖維,、復(fù)合薄膜及卷繞式電化學(xué)超級電容器。最近,，在這些工作的基礎(chǔ)上,，中科院院士解思深指導(dǎo)的博士生李金柱等人對碳納米管薄膜基人工肌肉致動器進(jìn)行了研究。
很多材料在光,、電,、熱、磁等作用下會產(chǎn)生彎曲,、伸縮等類似自然肌肉的力學(xué)形變，被稱為智能材料或人工肌肉,，可廣泛用于仿生機(jī)器人,、開關(guān)、傳感器等,。傳統(tǒng)的智能材料包括壓電陶瓷材料,、記憶合金等，很多新型的聚合物材料也有類似的性能,，但卻擁有更小的密度,、更低的價格。
其中,，離子型電致動聚合物是一種能將電能直接轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的材料,，包括導(dǎo)電聚合物、碳納米管,、離子聚合物凝膠等,。其工作電壓通常只有幾個伏特,，這使得它們成為輕質(zhì)仿生系統(tǒng)運(yùn)動部件的首選材料。
但是離子遷移通常要在溶液中進(jìn)行,，并且需要克服阻力做功,，所以使得這種電致動器件響應(yīng)較慢（秒至分鐘）、頻率使用范圍很窄（通常小于1赫茲）,、力學(xué)輸出能力也相對較弱,。
針對這些難題，物理所的研究人員采用連續(xù)的碳納米管薄膜作為電極層及力學(xué)增強(qiáng)體,，用灌注了離子液體的天然聚合物凝膠作為電解質(zhì)層,，熱壓組裝成三明治結(jié)構(gòu)的電致動聚合物器件。對這樣的懸臂梁式器件兩電極層間施加一個交流電場,，它就會發(fā)生快速的往復(fù)擺動,。
據(jù)介紹，與之前的離子型聚合物致動器相比,，這種新型致動器可以長期穩(wěn)定地在空氣環(huán)境中工作,，其電力學(xué)性能也有一到兩個數(shù)量級的進(jìn)步，如18毫秒的超快的電力學(xué)響應(yīng),、幾十至上百赫茲的相當(dāng)寬的頻率使用范圍以及驚人的力學(xué)輸出能力,。
研究人員介紹說，如此顯著的性能提高,，不僅因?yàn)樘技{米管與選用的聚合物材料及離子液體有良好的生物相溶性,，還來源于碳管薄膜電極的高電導(dǎo)及其優(yōu)異力學(xué)性能對整個器件力學(xué)性能的提高和調(diào)制。這種新型的電致動器件可以在很寬的頻率內(nèi)使用,，如低頻下工作的夾持裝置或機(jī)器人手臂的彎曲構(gòu)件,，或高頻共振頻率下工作的輕型仿生飛行機(jī)器人的動力系統(tǒng)或仿生飛行昆蟲的翅膀。
