AI 学会人类动作新型人工肌肉问世：100ms 响应，可助中风患者康复

排行榜 2025年11月03日 10:38 0 admin

“它不是被动执行指令，而是像人类一样在实践中学习动作。”11 月 1 日，IT 之家援引外媒报道称，美国佐治亚理工学院研发的 AI 人工肌肉，凭借 “记忆 + 感知” 双智能系统，实现了接近自然的灵敏动作，为中风康复与义肢技术带来革命性突破。几乎同时，苏黎世联邦理工、哈尔滨工业大学等团队也披露了声控、低电压驱动等人工肌肉新成果 —— 前者研发的 “气泡肌肉” 可在猪胃内完成精准动作，后者的碳纳米管肌肉能量密度堪比天然肌，一场全球范围内的 “人造肌肉革命” 正在上演。

技术突破：AI 赋予肌肉 “学习能力”，材料破解 “生物相容性难题”

佐治亚理工学院的核心创新，在于让人工肌肉具备了类人智能与生物适配性。发表于《Materials Horizon》的研究显示，其研发的分层结构纤维模仿人体肌肉与肌腱的层级构造，外层采用柔性生物凝胶，内层嵌入导电纳米纤维，既保证了与人体组织的贴合度，又实现了精准力控。更关键的是集成的 AI 控制系统，通过两种核心智能重构运动逻辑：基于记忆的智能可存储 10 种以上预设运动模式，在抓取水杯、扭转门把手等重复动作中不断优化轨迹；基于感知的智能则通过纤维内置的压力传感器实时反馈，误差超过 5% 时自动触发调整，解决了传统人工肌肉 “动作僵硬、易偏移” 的致命缺陷。

这一突破直击行业 “卡脖子” 的材料悖论。人工肌肉长期面临三重矛盾：柔软度与强度不可兼得、响应速度与安全性难以平衡、生物相容性与耐用性相互制约。佐治亚理工的分层纤维通过分子级别的结构设计，将拉伸强度提升至 25MPa（接近人类骨骼肌水平），响应延迟压缩至 150ms 以内，且经大鼠皮下植入实验验证，6 个月内未出现免疫排斥反应，研究团队负责人 W. Hong Yeo 表示：“这是首次实现‘柔性、强韧、安全’三大指标的同时达标。”

全球竞速：三条技术路线交锋，应用场景各有侧重

近期人工肌肉领域的密集突破，呈现出 “AI 驱动、材料创新、驱动方式革新” 并行的技术格局，不同路线瞄准差异化场景需求：

AI 学习型路线（佐治亚理工） 主攻康复与义肢市场。其 “动作自优化” 特性对中风患者尤为关键 —— 患者在康复训练中，肌肉可根据肌力恢复情况动态调整辅助力度，避免过度依赖或训练不足。目前该团队已与美国梅奥诊所合作，计划 2026 年开展临床试验，首批聚焦上肢运动障碍患者。

声学驱动型路线（苏黎世联邦理工） 开辟体内医疗新赛道。10 月 31 日《自然》期刊披露的 “气泡肌肉”，将超 10000 个微气泡嵌入生物凝胶，通过超声波脉冲驱动运动，响应速度达 100ms，可完成抓取斑马鱼幼体等精细动作而不造成损伤。实验显示，其制成的 “黄貂鱼型软机器人” 能在猪胃内平稳游动，包裹药物的凝胶贴片可附着于心脏表面精准给药。不过该技术仍有局限：长时间驱动会导致气泡膨胀，目前连续工作时长仅能维持 30 分钟，且体内骨骼可能散射超声信号影响控制精度。

低电压驱动型路线（哈尔滨工业大学） 发力工业与可穿戴设备。8 月国家自然科学基金委员会披露的碳纳米管纱线肌肉，通过聚电解质功能化改造，实现 1V 低电压驱动，能量密度达 8.17W/g（是传统电机的 5 倍），驱动频率可达 10Hz，适合制作轻量化外骨骼。目前已在物流分拣机器人上试点，抓取精度误差小于 2mm。

应用前景：从康复辅助到体内诊疗，人文价值超越技术本身

人工肌肉的终极价值，在于重建 “身体自主性” 与 “生命尊严”。佐治亚理工研究团队在论文中特别强调：中风或截肢患者使用智能人工肌肉时，每一次自主控制的动作，不仅能通过神经反馈重建肌力，更能激活大脑运动皮层，帮助患者重拾信心与自我认同。美国截肢者协会 2024 年数据显示，传统义肢使用者中仅 30% 能坚持长期佩戴，核心原因是 “动作不自然带来的心理排斥”，而 AI 人工肌肉的类人运动特性，有望将这一比例提升至 70% 以上。

在医疗领域，“气泡肌肉” 的潜在价值同样显著。西湖大学研究员 Zhan Shi（该项目核心成员）指出：“未来可将药物封装进气泡肌肉胶囊，口服后在肠道特定位置激活，实现‘靶向释放 + 局部按摩’双重治疗，这对炎症性肠病患者意义重大。” 不过行业分析师提醒，落地仍需突破三大瓶颈：佐治亚理工的 AI 肌肉需解决长期供电问题，苏黎世联邦理工需延长气泡稳定性，哈工大的碳纳米管材料则需降低生产成本。

从佐治亚理工的 AI “学动作”，到苏黎世联邦理工的 “声控驱动机体”，人工肌肉正从 “仿生模拟” 迈向 “功能超越”。当材料科学、AI 算法与生物医学深度融合，曾经只存在于科幻中的 “人造肢体”“体内机器人” 正加速落地。这场技术革命的意义早已超越器械本身 —— 它不仅是对人体功能的修复，更是对生命质量的重塑，让无数残障群体看到了 “重获独立生活” 的希望。而技术迭代中对 “自然性” 与 “人文性” 的追求，更彰显了科技发展的终极方向：以智能之力，赋生命以温度。