突破硅基硬件壁垒，可拉伸类脑器件取得新进展

研究人员正用可拉伸类脑电子器件替代传统硬质硅基人工智能硬件。这类器件能够模拟人脑的信息处理方式，为人机长期融合应用开辟了全新方向。

如今的人工智能在图像识别、医疗数据分析等诸多领域的表现已超越人类，但现有硬件在人体体内环境中仍难以正常工作。问题的根源其实十分直观：人体组织质地柔软、富有弹性且时刻处于运动状态，而传统电子设备并不具备这些特性。即便是最先进的硅芯片也依然质地坚硬，很难与人体器官、肌肉和皮肤实现长期适配。若将电子设备贴附在跳动的心脏、舒张收缩的肺部或活动的关节处，不仅会刺激人体组织、出现接触不良，最终还会彻底失效。

为此，研究人员开始探索一种颠覆性思路：不再让人体去适应电子设备，而是重新设计电子设备，使其特性贴近人体组织。

International Journal of Extreme Manufacturing刊发的一篇综述文章，介绍了柔性类脑电子器件的发展现状。这是一类新型设备，依托可拉伸、可弯折、能贴合生物组织的材料，集成传感、存储与计算功能。该技术从人脑汲取设计灵感，无论是信息处理模式，还是与外界环境的物理交互方式，均对标人脑特性。

类脑器件是借鉴人脑原理打造的计算系统，将其与柔性可拉伸材料结合后，可赋能人工智能可穿戴设备、电子皮肤、智能织物等前沿应用。

仿脑电子体系

传统电路完全依靠电子在金属线路中传输信号，而这类新型系统采用柔性聚合物、凝胶态离子凝胶等软性材料，可同时传输电子与离子。这种机制被称为有机离子-电子混合导电，和人体神经系统的电化学信号传导原理高度相似。功能材料可从周围环境中吸收、释放离子，持续改变自身内部电学状态。

因此，单枚柔性晶体管便能模拟突触可塑性——这是脑细胞随时间强化或弱化神经连接的生物过程。也就是说，硬件本身可以实现类似人脑的学习行为。

可拉伸特性与低功耗优势

随着材料科学不断突破，这类器件的延展性已达到较高水平。部分元器件的拉伸长度可达原始尺寸的140%，超越了人体皮肤的自然拉伸极限，能够在人体活动幅度较大的部位稳定工作。

同时，该类设备功耗极低。它依托高效的电化学过程运行，而非大电流传输，在电压低于0.5伏的条件下，便可完成心律分类等复杂任务。极低的工作电压能有效减少发热与电气负荷，对于需要长期贴合生物组织的电子设备而言，这两点至关重要。

这项技术还有望变革可穿戴设备的制造模式。工程师无需再将硬质传感器搭载在柔性基底上，而是可以直接印制一体化柔性计算网络，在同一种可拉伸材料中整合传感、存储与运算模块。依托该技术打造的电子皮肤、柔性机械肢，可在本地完成触觉、动作信号解析，无需持续向外部计算机传输数据。

走出实验室仍存挑战

尽管相关研究已取得进展，但柔性类脑电子器件距离临床应用，仍面临不少技术难题。

目前最大的瓶颈之一是数据留存能力。多数现有柔性存储器件在信号中断后，存储的数据会快速丢失，无法满足长期数据存储的需求。

为解决这一问题，研究人员着力研发岛-桥结构：将永久性存储元件布置在小型硬质“孤岛”区域，使其免受机械形变影响，再通过高拉伸性的螺旋线路连接各个元件。

研究人员认为，将这类结构搭配化学性质稳定、无毒的材料，有望研发出耐用的类脑器件，最终实现与人体的长期融合应用。