地震救人新突破！中科院研制出觸嗅一體智能仿生機械手

IT之家 1 月 16 日消息，據中國科學院上海微系統與資訊技術研究所消息，由地震、滑坡、塌方等掩埋事故造成的視覺感覺障礙對受困人員的搜尋和定位造成阻礙。

為了確定最佳救援時機，提升搜救成功率和生還率，依托國家科技創新 2030“新一代人工智能”重大項目，針對極端環境無視覺輸入情況下對受困人員的識别與救援需求，中國科學院上海微系統與資訊技術研究所研究員陶虎團隊受自然界星鼻鼹鼠“觸嗅融合”感覺啟發，将 MEMS 嗅覺、觸覺柔性傳感器陣列與多模态機器學習算法融合，建構了仿星鼻鼹鼠觸嗅一體智能機械手（如圖）。

▲ 用于應急救援掩埋場景的觸嗅一體仿生智能機械手

據介紹，得益于矽基 MEMS 氣體傳感器（靈敏度超越人類 1 個數量級）、壓力傳感器（探測限超越人類 1 個數量級）的優異性能，該機械手手指觸摸物體後可準确擷取其局部微形貌、材質硬度和整體輪廓等關鍵特征，掌心可同步嗅出物體“指紋”氣味，進一步通過仿生觸嗅聯覺 (BOT) 機器學習神經網絡實時處理，最終完成識别人體、确認部位、判斷掩埋狀态、移開障礙物、閉環救援。

IT之家了解到，上海微系統所科研人員與應急管理部上海消防研究所合作，通過到一線消防救援機關實地調研，真實還原建構了人體被瓦礫石堆覆寫的掩埋場景，在此環境下對包括人體在内的 11 種典型物體進行識别，觸嗅聯覺識别準确率達 96.9%，較單一感覺提升了 15%。

相較麻省理工學院發表于 Nature（DOI：10.1038 / s41586-019-1234-z）的單一觸覺（548 個傳感器）感覺研究，該工作通過觸（70 個）、嗅（6 個）聯覺，僅使用 1/7 數量的傳感器，達到了更理想的識别目的，并且縮小後的傳感器規模和樣本量更适合複雜環境、資源有限條件下的快速反應和應用。此外，面對在實際救援中常見的存在幹擾氣體或器件部分損壞等情況，通過多模态感覺的互補和神經網絡的快速調節，該系統仍保持良好的準确率（>80%）。

相關研究成果以 A star-nose-like tactile-olfactory bionic sensing array for robust object recognition in non-visual environments 為題，于 2022 年 1 月 10 日發表在 Nature Communications 上。