人造皮肤的逆向设计
软凝聚态物质
2023-04-11 v1 应用物理
摘要
人造皮肤或柔性压力传感器通过模仿人体皮肤机械感受器的感知功能，可将触觉刺激转换为定量电信号。此类器件的传统设计方法遵循基于试错实验/模拟的正向“结构—性能”流程，确定一种适用于特定材料的方案往往需要数月甚至更久。以目标为导向的逆向设计在其他领域已证明具有远高于正向流程的输出效率，但由于难以获取大数据，在人造皮肤领域仍属空白。本文报道一种基于小数据集机器学习的人造皮肤“性能—结构”逆向设计，其综合效率至少比传统流程高四个数量级。该逆向流程可在数小时内预测出数百种解决线性响应固有信号饱和问题的方案，且这些方案适用于多种材料。我们的结果表明，小数据集赋能的逆向设计是面向人造皮肤多样化应用的高效有力工具，有望推动智能机器人、先进医疗与人机交互等领域的发展。
引用
@article{arxiv.2304.04609,
title = {Inverse design of artificial skins},
author = {Zhiguang Liu and Minkun Cai and Shenda Hong and Junli Shi and Sai Xie and Chang Liu and Huifeng Du and James D. Morin and Gang Li and Wang Liu and Hong Wang and Ke Tang and Nicholas X. Fang and Chuan Fei Guo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.04609},
year = {2023}
}