admin – 第7页 – 生物医学工程系

2024年7月7日上午，深圳市科学馆内人头攒动，气氛热烈。由南方科技大学生物医学工程系计算神经与控制实验室倾力打造的“与人工智能同行”科普系列公开课，在此盛大启动。这场旨在启迪青少年对人工智能兴趣的活动，吸引了超过600位各界嘉宾、家长和小朋友们的积极参与，与会观众共同见证了一场科学与智慧的盛宴。

图1 公开课现场

启动仪式上，来自该实验室的在读博士生于浩作为主持人，首先向深圳市科技协会、深圳市科学馆表达了诚挚的感谢，尤其是对王栋会长及其团队的高效率工作和无私奉献致以崇高敬意，是他们的辛勤付出确保了公开课的顺利启动。同时，于浩还向深圳市电子学会新一代人工智能专业委员会、南方科技大学生物医学工程系、未来教育中心、南方科技大学新一代人工智能教育研究中心以及南方科技大学的韩蔚教授和澳门大学的伍海燕教授等关键支持者表示了由衷的感谢。正是这些合作伙伴的倾力相助，为活动的成功举办奠定坚实基础。

图2 嘉宾致辞

作为本次活动的核心策划者，南方科技大学助理教授刘泉影表示，她的心中始终怀揣着对科普教育的热忱和对青少年成长的关怀。为了让更多青少年领略到人工智能领域的博大精深，刘老师精心设计了这一系列前瞻性课程，旨在惠及广大青少年，激发他们对人工智能领域的兴趣与探索欲。

公开课的第一讲由南科大生物医学工程系在读博士生魏晨主讲，他以深入浅出的方式，向在场观众生动揭示了人工智能的魅力与挑战，并鼓励孩子们要敢于追寻自己的科学梦想，为未来的科技发展贡献力量。

活动现场氛围热烈，孩子们的脸上洋溢着对知识的渴望，家长们则对这样的科普活动给予了高度评价，认为它不仅拓宽了孩子们的视野，更激发了他们对人工智能的浓厚兴趣。

图3 公开课开讲

据悉，“与人工智能同行”系列公开课涵盖人工智能多个前沿领域，通过生动有趣的讲解与互动体验，让孩子们在轻松愉快的氛围中接触并了解最新的科技知识。本次活动的成功启动，标志着该系列课程正式拉开帷幕，未来将在7月份的每个周日持续进行，为更多青少年带来精彩的科普盛宴。

敬请关注后续课程，精彩内容，即将呈现！

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《Device》：基于结构化离子压电水凝胶的仿生神经元构筑及神经调控的应用

近日，南方科技大学生物医学工程系肖凯副教授团队和机械与能源工程系刘吉副教授、国家纳米中心涂斌副研究员在Device期刊上合作发表了题为“Artificial Nerve for Neuromodulation based on Structured Piezoionic Hydrogel”的研究型文章。

该研究受传入神经元触觉小体的压力感知机制启发（即压感离子蛋白通道），成功制备了基于定向微尺度纤维结构水凝胶的离子压电仿生神经元，利用结构化水凝胶中压力驱动的离子迁移实现压力传感、时空整合和神经调控等复杂功能，展现了其在神经假肢应用方向的潜力。

压力感知连接智能生命和外部世界，辅助生物感知环境变化，是人机交互的重要组成部分。为实现传感交互，传统压力传感系统需要高密度的传感器阵列以及光遗传学界面实现压力信号到生物电信号的转换，存在信号错配的问题。而生物感知系统是由机械感受器、传入神经和连接突触组成的“感算存”一体化系统，通过压力响应的Ca²⁺离子通道和膜电位响应的Na⁺、K⁺通道的离子传输，实现触觉感知和神经信号传递，能耗极低(<20 W)。因此，借鉴智能生命的感知机制，探索基于离子迁移的仿生压力感知神经元器件，很可能打破人机交互所面临的信号匹配和能耗问题。

图1 生物触觉感知系统和离子压电仿生神经元的工作机理示意

受生物触觉的启发，我们报道了一种基于结构化离子压电水凝胶的仿生神经元，具有压力传感，时空整合和神经调控的一体化功能（图 1）。组成仿生神经元的结构化水凝胶包含定向排列的聚对苯二甲酸乙二酯（PET）微纤维，基于带电凝胶网络中离子扩散系数不同实现压力刺激到生物电信号的转换，压电转换灵敏度达到0.043 mV/kPa。进一步，通过搭建神经界面（图 2），仿生神经元的离子压电信号（电势幅度30 mV,电流密度 65 μV/cm²）可以直接被大鼠坐骨神经识别，并激发相连肌肉组织产生肌电信号。该离子压电仿生神经元可通过改变刺激频率和持续时间来激活外周神经和相连肌肉产生不同类型的肌电信号，为基于压力感知的神经接口通信提供了一种设想，在智能假肢应用领域具有很大发展空间。