近日，宁波大学国产成人电影 竺立强教授课题组在自供电多模态智能感知系统方面取得重要进展，研究成果以“自供电仿生听觉触觉双模感知平台，基于摩擦起电驱动离子传输型神经形态晶体管”为题发表于国际知名学术期刊《Advanced Functional Materials》上。论文第一作者是国产成人电影 博士研究生王伟胜，通讯作者是竺立强教授。
人工智能技术已经渗透到现代社会的各个领域，成为重塑生产范式和生活方式的关键驱动力。同时，随着物联网和数字孪生技术的快速发展，迫切需要系统的感知单元，以实现对环境条件与人体健康状态的持续监测。然而，传统计算架构严重依赖串行处理，这不仅消耗大量功耗，还限制了复杂任务的实时执行。这一现状推动了对更高性能计算单元、传感器件和系统架构的追求。神经形态计算，旨在硬件层面通过模拟人脑的结构和功能实现高性能计算，为有效克服冯·诺依曼瓶颈提供了全新思路。此外，人类神经系统具有高度并行化的网络结构和事件驱动处理机制，能够以超低功耗实现感知功能，并对外界刺激作出快速响应。受此高效神经信号处理的启发，人工神经形态感知系统已成为推动类脑计算发展的关键技术，在人形机器人、智能假肢和下一代认知可穿戴设备等领域展现出巨大潜力。然而，当前的人工神经形态感知系统仍面临多模态感知能力受限、器件结构复杂引发的工艺兼容性挑战以及外部供能导致的能效瓶颈等关键问题。因此，开发能够以简单架构实现自供电多模态融合的仿生传感系统，对于突破现有技术限制、推动智能交互系统发展具有重要价值。
摩擦纳米发电机(TENG)可以将环境机械能转化为电信号，具备自供电能力。课题组在前期研究中通过选取特定的材料和结构，摩擦纳米发电机可感知各种声波信号，在此基础上构建了具有自主信号处理能力的听觉感知系统，实现了对声波信息的加密与解密功能。由于声频敏感摩擦纳米发电机(SFS-TENG)的声波频率敏感特性，器件对不同速率的声源具有不同的响应，从而实现了对多普勒效应的演示，并展示了其在智能交通中的应用前景。相关工作发表于Nano Research 2025, 18, 94907378 (第一作者周思远，通讯作者竺立强)。在本研究中，课题组进一步提出了供电仿生听觉-触觉双模态感知平台(SBAT-BPP)，集成了摩擦纳米发电机(TENG)和壳聚糖栅控的氧化物神经形态晶体管，能够高效感知听觉和触觉双模态信号。TENG具备复杂的跨模态神经形态实时感知能力，可将声音和压力信号转换为电信号，其对声音信号表现出60-10000 Hz的宽检测范围和~1.65 V/dB的高灵敏度，而对压力信号具有63 mV/N灵敏度，相比传统单模态传感器更具优势，为多感官智能感知提供了关键技术支持。将TENG的传感和能量收集功能与ITO神经形态晶体管的记忆和学习功能相结合，可在感知平台中实现低功耗智能传感。此外，得益于SBAT-BPP系统出色的距离传感和方位角传感能力，基于声压传播定律构建了距离-电流模型，通过样条插值法得到的方向性函数构建了方位角-电流模型，基于此进一步集成构建了声源定位统一模型并融合运动正则化约束算法，实现了动态声源的高鲁棒定位。SBAT-BPP凭借其自供电特性、简单架构和多模态感知能力，在听力健康监测、动态声源轨迹识别和触觉人机交互等领域展现出了广阔的应用前景。该策略通过单一感知系统实现了听觉和触觉的双重感知，为人机交互和便携式人工智能系统的发展提供了借鉴。
该研究得到了国家自然科学基金和宁波市重大科技攻关项目的支持。
原文链接：//doi.org/10.1002/adfm.202519137