触角是昆虫获取感知信息的主要工具，能灵敏地探测轻微振动、磁场方向、重力乃至化学刺激，其灵敏度堪比人类皮肤，甚至在某些特殊功能上超越了人类。

与模拟哺乳动物感觉器官不同，如何在仿生电子领域模拟昆虫触角这种高灵敏、多功能的“探测器”，一直是亟待解决的难题。昆虫触角感觉器官的结构和功能为新型仿生传感系统的研制提供了蓝图。

受此启发，南开大学徐文涛教授团队成功研制出一种神经形态人工触角系统，实现了类似蚂蚁触角传入神经的触觉感知和磁场感知功能。该成果近日发表在国际知名学术期刊《自然·通讯》上。南开大学电子信息与光学工程学院博士后蒋程鹏为第一作者，徐文涛和日本北海道大学教授Kuniharu Takei为通讯作者。

神经形态人工触角系统仿照了蚂蚁触角传入神经的形态结构、编码策略和感知功能。该系统采用具备三维柔性结构的电子触角传感器，实现了对振动、形变和磁场的高灵敏探测。利用吸附二维纳米片的柔性人工突触器件实现了对感知信息的类神经处理。

传感器阵列和突触器件阵列的连接方式模拟了生物感受器和感觉神经元的组织结构，传感信号的编码方式模拟了生物机械感受器的脉冲编码策略，最终在神经形态硬件中实现了传感信号时空特征的识别。

实验结果表明，该系统不仅能高效、低功耗地处理感知数据，还能高灵敏地探测压力、纹理和磁场。通过安装在移动机器人或交互式设备上，该系统在轮廓识别、纹理识别、材质分类、磁场导航、非接触交互等多种任务中，均表现出接近或超越人类感知能力的性能。

该研究利用神经形态硬件与仿生传感器模拟了昆虫触角传入神经的感知原理和信息处理机制，是仿生感知领域的重大进展。它有望增强人类感知世界和与外界交互的能力，在高级机器人、增强现实、智能交互、柔性电子等领域具有重要的应用价值。

未来，研究团队计划将软体执行器与神经形态人工触角系统集成，以实现感知运动一体化和主动触觉探索功能。