用二維材料打造更像人的仿生機器，興大、清華聯手賦予元件感知能力
文/侯冠州
仿生材料開發有了新突破。國立中興大學和清華大學合作，雙方共組的團隊利用二維材料打造出新型態的電子元件，讓仿生材料能像人類一樣擁有適應和疲勞等生物特徵，未來在機器人、義肢皮膚、智慧電子和人機介面等領域具有極大的應用潛力。同時，團隊研究成果也已在 3 月發表於國際知名出版社 Cell Press 的重要材料期刊「物質 Matter」。
此研究第一作者博士後研究員李克駿表示，近年來由於二維半導體材料具有光、電訊號上突破性優勢，被視為能取代傳統「矽」的新世代材料；二維半導體材料由於表面積與體積比例極大，對電流易產生捕捉現象，傳統將其視為一大缺點，研究團隊反其道而行，借助該特性開發並實現具生物感觀特性之元件。
國立中興大學物理系兼奈米所林彥甫副教授則指出，這項研究能夠為二維半導體元件，在先進的仿生機器領域的開發，樹立一個有意義的典範。
事實上，在仿生人工智能開發過程中，如何給予元件感知觸覺功能是重要難題之一。如同像人一般的適應、疲勞等生物感官特徵，在傳統元件中是難以實現的，而研究團隊巧妙利用二維材料的特性賦予冰冷元件類生物般的感知能力。
研究團隊指出，該工作的發想完全是巧合。在觀察二維半導體元件特性時，發現元件的電流會隨著外界施加的電壓逐漸下降並趨於穩定，後續在查閱相關生物資料時，意外發現生物觀感中的受環境的適應行為，與此元件受電壓反應後不敏感有著極高相似之處。
舉例來說，冬天洗熱水澡，一開始覺得熱水很熱，但幾分鐘後就覺得還好，這就是觀感適應的具體現象。由於這樣簡單的觀察，才開始研究是否能利用此特性來進階模仿生物的各項關鍵表現，進而賦予元件感知能力。
另外，除了生物適應，由於該元件具有記憶訊號的特性，因此生物的疲勞與閥值等特性也被一一仿真。這項工作的實現，對單一元件即能賦予傳統壓力感測器等生物觀感特性，甚至能延伸應用到其他觀感，如溫度、光線等，具有非凡的應用價值。
取材自：科技新報
(2021/3/9)
https://technews.tw/2021/03/09/matter-cell-press/