生物抓握与操作研究的神经力学方法

生物抓握与操作和机器人抓握与操作在机械任务执行层面无疑具有相似性。然而，其背后的根本生物机制与工程机制在定义上截然不同，甚至可能相互对立。我们对两者的研究方法也截然相反：研究生物系统采用归纳科学，而设计和构建机器人系统则采用工程综合。过去 20 年，这两个领域均取得了若干概念性进展，并致力于实现统一。其中最主要的是人们不情愿地认识到，其根本机制可能仅共享有限的共同点，同时表现出许多根本差异。这一认识尤为解放，因为它使我们能够解决并超越最初假设存在大量共同点所引发的多个悖论和矛盾。在此，我们首先引入神经力学的视角，该视角强调现实世界的行为源于系统物理结构、任务的机械要求、产生该行为可行的神经控制动作以及神经肌肉系统通过与环境互动进行适应的能力之间的密切相互作用。这使我们能够简明地概述几个突出的概念悖论和矛盾，涉及欠定与过定力学、欠驱动与过驱动控制、预设与涌现功能、学习与实现与适应、规范性与描述性协同作用，以及最优与习惯性表现。最后，我们提出了开放性问题并建议了未来的研究方向。我们希望这种对现状的坦率评估能够鼓励并指导这些领域继续互动，在这些重要领域取得进展。