Kao i cijelo naše tijelo, naša je koža produkt milijuna godina evolucijskog usavršavanja koje ju je oblikovalo u ingeniozno dizajniran, učinkovit i robustan, a profinjen i multifunkcionalan organ: ona nas štiti od izvanjskih okolišnih ekstrema, kemikalija i traume, regulira temperaturu i količinu vode i elektrolita u tijelu, snažan je protektivni dio našeg imunološkog sustava, samostalno se regenerira nakon oštećenja, i još nam povrh svega služi kao filigranski precizan senzorički input pomoću kojega osjećamo dodir, vibracije, pritisak, bol, vlagu, hladnoću i toplinu.

Zbog guste mreže osjetilnih tjelešaca i preko 70 kilometara živčanih vlakana koji ju spajaju s mozgom, senzorička rezolucija naše kože na vršcima prstiju i usnama je impresivna: sposobna je raspoznati dodirnute objekte koji se razlikuju u samo jednom površinskom sloju molekula.

Osjeti poput boli, topline, hladnoće ili dodirivanja objekata raznih fizikalnih svojstava (mekih, tvrdih, glatkih, oštrih), u našoj koži aktiviraju živčane završetke smještene u donjem sloju (dermis), a kožni živci te raw data pakete mikroelektričnih impulsa potom prenose u za to namijenjen centar u mozgu, gdje ih se dekodira u prepoznatljive obrasce osjeta.

Senzibilitet na 9.000.000 Hz

Promatrajući tako uvjerljive performanse ljudske kože, podatak da su znanstvenici dizajnirali još učinkovitiju umjetnu kožu zvuči poput znanstvene fantastike: inspirirani ljudskim živčanim sustavom, istraživački tim Sveučilišta u Singapuru stvorio je „elektronsku kožu“ (e-skin) koja je sposobna precizno detektirati i signalizirati iste osjete, no koja preko 1.000 puta brže prima i šalje senzorne signale od onih koje ljudska koža šalje u mozak.

U kontaktu s različitim objektima, e-koža je sposobna u roku od 10 milisekundi s visokom pouzdanošću prepoznati njihov oblik, teksturu i tvrdoću. Poput „prave“, umjetna koža je sposobna osjetiti dodir, temperaturu, pritisak i vlažnost. To svojstvo je već u samom startu istraživanja prepoznato kao izvrstan potencijal za primjenu na humaniziranim robotima, kojima bi ubuduće moglo omogućiti osjetilnu komunikaciju s okolišem.

Osjetilna tjelešca i živčani završeci ljudske kože prepoznaju i šalju signale frekvencijom do najviše tisuću puta u sekunda: iza svakog odaslanog impulsa, živčana stanica i osjetilno tjelešce trebaju vrlo kratak (no mjerljiv) recovery-time od par milisekundi, tijekom kojega u smislu prepoznavanja i slanja novih impulsa predstavljaju „zonu mrtvog signala“. Nasuprot tome, najnovija verzija singapurske e-kože signale prepoznaje i prenosi frekvencijom od nezamislivih 9.000.000 Hz, što ju čini do sada najbržom bio-elektroničkom zamjenom za neko živo tkivo ili organ.

Osjeti i regeneracija

Ono što su živčani spletovi u dermisu ljudske kože, u elektronskom živčanom sustavu je izrađeno u formi guste mreže senzora uzajamno serijski povezanih ultratankim električnim vodičem. Na taj način svi senzori simultano šalju osjetilne podatke a pritom nastavljaju funkcionirati bez potrebe za bilo kakvim vremenom oporavka i „mrtvim zonama“.

Nedavno smo pisali i o polimerima sa sposobnošću samoizlječenja, koji se regeneriraju nakon oštećenja, a mogu se izrađivati i u mekanoj, elastičnoj verziji koja savršeno imitira svojstva ljudske kože. Kombinacija pametne, senzorički osjetljive e-kože s polimerima koji izgledaju poput kože i sami zarastaju kada ih se ošteti, savršen je kandidat za dizajniranje realističnih protetskih udova koji ne samo da izgledaju „kao živi“, već osjete dodir, toplinu, pritisak i temperaturne promjene još preciznije i kvalitetnije od živih udova.

Osim kao visokofunkcionalna zamjenska koža za amputirane dijelove tijela, e-koža ima višestruki potencijal za primjenu na području robotike, gdje bi omogućila razvoj strojeva upogonjenih AI- softverom koji na temelju senzoričkih podataka o okolišu i predmetima ima sposobnost prilagođavanja svojih reakcija u milisekundama, daleko brže od bilo kakvih ljudskih refleksa.

Robotička koža od tekućeg metala

Pa čak ni to nije sve: na Sveučilištu California u Los Angelesu (UCLA) tim istraživača je kreirao silikonsku „kožu“ sposobnu za prepoznavanje i vrlo precizno mapiranje nekolicine istovremenih a kvalitativno različitih osjeta  - nježnog dodira, ekstremnih udaraca i vibracija. U tanke slojeve silikonskog materijala ugradili su mikrokanaliće ispunjene konduktivnim tekućim metalom, te potom takvom „kožom“ obložili robotiziranu šaku.

Kada se takvim prstom klizi po površini nekog predmeta, glatkoća ili hrapavost površine mijenjaju protok elektriciteta kroz tekući metal u kanalićima, stvarajući signale koje računalo „prevodi“ u obrasce za prepoznavanje fizikalnih svojstava dodirnutog predmeta, baš kao što se mikroelektrični podaci iz ljudskih kožnih senzora „prevode“ u moždanim centrima.

Usavršavanjem e-kože i tehnologije koja stoji iza njene izrade, kao i softvera i računala sposobnih za svrhovitu obradu visokofrekventnog inputa perifernih podataka iz njenih senzora, sve smo bliže trenutku u kojem će svaka maštovita cyborg-fiction-tehnologija iz znanstvenofantastičnih novela i filmova biti dosegnuta, pa i prevaziđena u stvarnosti.