东京大学研究团队开发出由活体人类皮肤细胞制成的机器人人脸

东京大学研究团队开发出由活体人类皮肤细胞制成的机器人人脸日本东京大学ShojiTakeuchi教授的研究团队利用活体人类皮肤细胞成功制造出机器人人脸。这项技术不仅使机器人能够展示微笑等表情，还具备自我修复能力。该技术突破在于模仿人体组织结构，为生物合成机器人的发展铺平了道路。人造皮肤在实验室中培育，柔软且能自我修复。这种皮肤的应用前景广阔，可能对化妆品行业产生积极影响，用于测试护肤品效果。然而，目前该皮肤缺乏真实皮肤的一些功能，如感知能力和营养供给，研究团队正致力于解决这些问题。关注频道@ZaiHuaPd频道爆料@ZaiHuabot

日本团队制成由肌肉组织驱动的两足机器人

日本团队制成由肌肉组织驱动的两足机器人日本研究人员从人类步态中获得灵感，将实验室培养的肌肉组织和硅橡胶等人造材料结合在一起，制造了一款可以行走和旋转的两足机器人。该方法近日发表在细胞出版社旗下刊物《材料》杂志上。新华社报道，日本东京大学研究团队开发出的这款机器人是基于此前利用肌肉组织的生物混合机器人开发的，肌肉组织已可驱动机器人向前爬行、直线游泳和缓慢转弯，但不能急转弯，而能够旋转和急转弯是机器人避开障碍物所必需的特性。为了制造一个动作更精细灵活的机器人，研究人员以上述研究为基础，设计了一种模仿人类步态并能在水中操作的生物混合机器人。机器人有一个泡沫浮标顶部和两条加重的腿，能帮助它在水下直立。机器人的骨架主要由硅橡胶制成，可以弯曲和绷紧以适应肌肉运动。然后，研究人员将实验室培养的条状骨骼肌组织连接到硅橡胶和每条腿上。当研究人员用电流刺激肌肉组织时，这些肌肉收缩，从而让机器人抬起腿；当电流消散时，其脚后跟会向前移动并着地。通过每五秒钟在左右腿之间交替用电刺激，生物混合机器人成功地以每分钟5.4毫米的速度向前“行走”。如需要机器人转弯，研究人员每五秒钟反复电击右腿，同时左腿充当锚，最终机器人在62秒钟内完成了90度左转。研究结果表明，这种肌肉驱动的两足机器人可以行走、停止，并做出有规则的转弯动作。研究人员说，使用肌肉驱动可以让机器人结构更紧凑，并通过柔软的触感实现高效、无声的运动。日本东京大学研究团队还计划为两足机器人提供关节和更厚的肌肉组织，以实现更复杂、更有力的运动。2024年2月5日11:29AM

活体发光藻类制成的材料可用于压力传感器

活体发光藻类制成的材料可用于压力传感器用生物发光材料制成的部分3D打印结构图/加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院在海洋中，甲藻会产生闪光，以威慑捕食者。在用这种新材料3D打印出来的小型结构中，当材料受到挤压、拉伸或扭曲时，它们同样会发光--机械应力越大，发光越亮。重要的是，这种材料制成的机械应力传感器不需要任何电源或电子设备。尽管如此，甲藻确实需要有规律的光照和黑暗循环才能进行光合作用--从光中获得的能量用于在黑暗中产生生物发光。到目前为止，3D打印结构在"苛刻的条件"下几乎不需要维护，就能工作五个月左右。一旦进一步开发，可以想象这种材料还可以应用于软体机器人或医疗植入物等领域，后者利用光信号释放药物载荷或进行治疗。"目前的这项工作展示了一种简单的方法，将生物体与非生物组件结合起来，制造出新型材料，这种材料能够自我维持，并对自然界中的基本机械刺激敏感，"该研究的资深作者蔡胜强教授实验室的博士生李成海说。有关这项研究的论文最近发表在《科学进展》（ScienceAdvances）杂志上。在下面的视频中，我们可以看到用这种材料制成的结构在发光。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1391801.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1391801.htm

令人惊叹的无疤痕手术将活体皮肤直接印入伤口

令人惊叹的无疤痕手术将活体皮肤直接印入伤口尽管整形外科技术不断进步，但使用植皮修复头面部全层皮肤缺损仍是一项挑战。它可能导致疤痕、永久性脱发和植皮失败。但现在，宾夕法尼亚州立大学（PennsylvaniaStateUniversity）的研究人员首次在大鼠手术中用三维打印技术打印出了具有毛发生长潜能的全厚活体皮肤，立即纠正了动物头部的严重皮肤缺损。该研究的通讯作者易卜拉欣-奥兹博拉特（IbrahimOzbolat）说："为矫正面部或头部受伤或疾病造成的创伤而进行的重建手术通常并不完美，会造成疤痕或永久性脱发。通过这项工作，我们在老鼠身上展示了具有长毛潜力的生物打印全厚皮肤。这距离在人类身上实现更自然、更美观的头面部重建又近了一步。"从解剖学上讲，皮肤有三层：最外层（可见）的表皮、中间的真皮和最深层的皮下组织。真皮下层由结缔组织和脂肪组成，为头骨提供结构和保护性支撑。毛囊的根部延伸到真皮下层，这就是头发开始生长的地方。奥兹博拉特说："真皮下层直接参与干细胞变成脂肪的过程。这一过程对包括伤口愈合在内的几个重要过程至关重要。它还在毛囊循环中发挥作用，特别是在促进头发生长方面。"他和宾夕法尼亚州立大学的研究小组此前曾使用两种不同的生物墨水同时三维打印软硬组织，以修复啮齿动物头骨和皮肤上的孔洞。在目前的研究中，他们更进一步。他们从接受手术的病人的脂肪组织中提取分子和蛋白质网络（细胞外基质），为组织提供结构和稳定性。这构成了生物墨水的一个组成部分。第二种成分是从脂肪组织中提取的干细胞。第三种是含有纤维蛋白原的凝结溶液，帮助其他成分与损伤部位结合。每种成分都分别装入生物打印机的不同隔间。活体皮肤3D打印过程示意图奥兹博拉特说："这三个隔间让我们能够在精确控制的情况下，将基质-纤维蛋白原混合物与干细胞共同打印出来。我们直接在受伤部位打印，目标是形成真皮下层，这有助于伤口愈合、毛囊生成、温度调节等。我们在大鼠身上进行了三组研究，以更好地了解脂肪基质的作用，我们发现基质和干细胞的共同输送对真皮下层的形成至关重要，只有细胞或基质才能有效发挥作用，必须同时进行。"为了找出完美的混合物，研究人员对三种含有不同数量细胞外基质的生物墨水进行了实验。在对下真皮层和真皮层进行生物打印后，外表皮层在两周内自行形成，伤口几乎完全愈合。他们还发现，真皮下层含有"下生长"，即毛囊发育的雏形。研究表明，脂肪干细胞与毛囊密切相关，并可能通过释放生长因子驱动毛囊生长。实验中，脂肪细胞可能改变了细胞外基质，使其更有利于向下生长的形成。研究人员正在努力推进这项工作，使毛囊成熟，并控制其密度、方向性和生长。研究论文中包含的以下视频展示了直接打印到老鼠头部伤口上的三维生物打印技术。视频中出现了血淋淋的开放性伤口，因此如果您胆小，最好还是跳过这段视频。研究人员希望他们的技术，尤其是毛发生长能力能够改善整形手术的"外观"，使其看起来更自然，这将对患者的心理健康产生积极影响。他们正在研究如何将先前的工作、3D打印骨骼和研究如何匹配各种肤色的色素。"我们相信，这项[技术]可以应用于皮肤科、毛发移植以及整形和重建手术--它可以带来更加美观的结果，凭借全自动生物打印能力和临床级别的兼容材料，这项技术可能会对精确重建皮肤的临床转化产生重大影响"。这项研究发表在《生物活性材料》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422419.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422419.htm

Emo机器人在你微笑之前就能感知你的微笑 并做出回应

Emo机器人在你微笑之前就能感知你的微笑并做出回应哥伦比亚大学哥伦比亚工程学院创意机器实验室的研究人员通过教他们的蓝硅拟人机器人头"Emo"预测人的微笑并做出回应，解决了这一难题。设计一个能对非语言提示做出反应的机器人涉及两个挑战。首先是创造一个表情丰富但功能多样的面部，这涉及到复杂的硬件和执行机制。其次是教会机器人及时做出何种表情，以便显得自然和真实。Emo可能"只是一个脑袋"，但它由26个执行器组成，可以做出各种细微的面部表情。两个瞳孔中的高清摄像头使Emo能够进行非语言交流所需的眼神交流。为了训练Emo如何做出面部表情，研究人员把它放在摄像头前，让它做一些随机动作--相当于我们在照镜子时练习不同的表情。几个小时后，Emo就学会了哪些动作指令会产生相应的面部表情。随后，Emo观看了人类面部表情的视频，逐帧进行分析。再经过几个小时的训练，Emo就能通过观察微小的变化来预测人的面部表情了。Emo在人类微笑发生前约840毫秒预测到了人类的微笑，并同时做出了自己的回应（尽管这样做看起来相当吓人）。人类与机器人的面部共同表情该研究的第一作者胡宇航说："我认为准确预测人类面部表情是HRI（人机交互）领域的一场革命。传统上，机器人在设计时并没有考虑到人类在交互过程中的表情。现在，机器人可以整合人类的面部表情作为反馈，当机器人与人实时做出共同表情时，不仅能提高交互质量，还有助于建立人类与机器人之间的信任，未来，在与机器人互动时，机器人会像真人一样观察并解读你的面部表情。"目前，研究人员正在努力将LLM集成到Emo中，使其能够进行语言交流，他们非常清楚开发这种先进机器人所涉及的伦理问题。"尽管这种能力预示着从家庭助手到教育辅助工具等大量积极的应用，但开发者和用户仍有责任谨慎行事，并考虑道德因素，"该研究的通讯作者、创意机器实验室主任霍德-利普森（HodLipson）说。"但这也非常令人兴奋--通过开发能够准确解读和模仿人类表情的机器人，我们正一步步接近这样一个未来：机器人可以无缝融入我们的日常生活，为我们提供陪伴、帮助，甚至是共鸣。想象一下，在这个世界上，与机器人互动就像与朋友交谈一样自然、舒适。"这项研究发表在《科学机器人学》（ScienceRobotics）上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425395.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1425395.htm

科学家们开发了一种由蘑菇制成的"活体PC"

科学家们开发了一种由蘑菇制成的"活体PC"许多科幻小说只是科学现实的想象性延伸，神经接口和其他设备已经发展了几十年。其中一些甚至在某种程度上是可行的。一个主要的障碍是让固态元件与有机材料进行交流。两者是如此的不同，要创造一种方式将一个转化为另一个是具有挑战性的，但如果电子器件是由有机物质制成的呢？这就是西英格兰大学（UWEBristol）的非常规计算实验室（UCL）的研究人员想要发现的东西。那里的科学家们已经开发了一种蘑菇计算机。据首席研究员安德鲁-阿达马茨基教授说，蘑菇是一种理想的实验生物，因为其菌丝体的作用很像人类的大脑。菌丝体是真菌根系的细毛状部分，可以传输电脉冲，与突触不一样。事实上，连接到地下同一个菌丝体网络的蘑菇有时可以在相当长的距离内用电信号交流。与阿达马茨基的主板模型（上图）不同，真正的蘑菇计算机居住在一个塑料容器中。这一特性使科学家们能够使用蘑菇作为主板组件的类似物。电活动的尖峰，或缺乏电活动，分别被翻译成1和0，模仿计算机根深蒂固的二进制语言。"我们实际上发现，蘑菇产生了类似动作电位的尖峰。与神经元产生的尖峰相同，"阿达马茨基告诉《大众科学》。"我们是第一个报告用微电极测量的真菌尖峰活动的实验室，也是第一个开发真菌计算和真菌电子学的实验室。"正如你所期望的那样，蘑菇计算机无法与传统硬件相比。虽然阿达马茨基坚持认为，在两个独立的点上刺激真菌可以增加导电性，从而实现更快和更可靠的通信，但这还没有接近固态电子的速度。然而，它确实允许蘑菇建立记忆。阿达马茨基把它等同于人类大脑形成习惯的方式。"现在，这只是可行性研究。我们只是证明有可能实现计算，有可能用菌丝体实现基本的逻辑电路和基本的电子电路，"Adamatzky解释说。"在未来，我们可以种植更先进的菌丝体计算机和控制设备。"这项研究还可能导致机器/大脑接口的进步，这在假肢和行为控制疾病（如阿尔茨海默氏症和帕金森氏症）领域有应用。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1348153.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1348153.htm