本期前沿洞察继续带来这些前沿技术：装上人工皮肤后有感应、会拥抱的机器人；使盲人有视觉感知的脑部植入芯片；除水蒸气外，污染物零排放的水泥绿色生产工艺......
一起来了解一下吧：
装上人工皮肤后可感知、会拥抱的机器人
慕尼黑工业大学研究人员研制出一种全身布满“皮肤”的机器人，型号为H-1。
H-1机器人的上身、手臂、腿部甚至脚底都装有1260个“细胞”（超过13000个传感器）。这给它一种新的“身体感觉”。这种“皮肤”实际上是一种直径约为2.5厘米的传感器。慕尼黑工业大学的一个研究小组开发了一种将传感器和控制算法相结合的系统，并以此创造了拥有人工皮肤的仿真机器人。
仿真机器人的“皮肤”由多个六角形“细胞”组成，每个“细胞”的大小跟一枚硬币相当，每个“细胞”都配备了微处理器和传感器，以检测接触、加速度、接近度和温度。这种人造皮肤使机器人能够更细致、更敏
感地感知周围环境。这不仅有助于他们能安全移动，也使他们在人类附近活动时对人类更安全，使他们能够预测和积极避免事故。
该款机器人可以感知触觉，甚至可以给人拥抱。拥抱时，人的身体和机器人的身体在许多不同的地方接触。机器人必须利用这些复杂的信息来计算正确的运动，并施加正确的接触压力，而不至于出力太重，把人夹扁。如果将这款机器人应用于护理领域，那么这项感应功能就非常重要了。
目前研究团队还正在测试机器人的人工皮肤反馈系统。
使盲人有视觉感知的脑部植入芯片
UCLA Health的研究人员研发出一种植入盲人大脑的实验装置Orion，它可以使盲人恢复部分视觉感知。该设备适用于非先天，因为受伤或疾病而失去视力的人。虽然目前它还不能提供正常的视觉感知，但可以恢复用户区分明暗的能力，从而加强独立生活能力。
UCLA Health的神经外科学家Nader Pouratia博士表示，这是第一次研发出完全可植入的设备，患者在家中就可以自行使用。Orion已经成功的帮助了实验者识别物体的位置，患者可以独立过马路，甚至自己洗衣服。这对全球3900万失去视觉的病患来说是重大的突破。
Orion可以安装在太阳镜设备上，微型摄像机捕获的图像会无线转换为一系列电脉冲。脉冲刺激一组60个植入大脑视觉皮层顶部的电极，而这些电极感知光的模式并将其解释为视觉呈现。Orion直接刺激视觉皮层，因此可以帮助视网膜和视神经受损的人。
接受实验的患者反馈：“连上设备后，有人走向我时，我会看到两三个小点。当物体靠近我时，越来越多的白点被点亮。”
希望这个装置可以立刻不断成熟以被更多患者使用。
除水蒸气外，污染物零排放的水泥绿色生产工艺
水泥，是全球范围内被大规模使用的建筑材料，还是温室气体排放的主要来源，约占全球二氧化碳（CO2）总排放量的 8%。目前，世界上许多国家都对主要温室气体——二氧化碳的排放量提出了削减的目标，力求能在未来防止全球性温室效应。国际能源署预测，到 2050 年，水泥产量将增长 12%~23%，这需要通过一系列行动来削减排放。
近日，麻省理工学院的科学家们提出了一种新的水泥制造方法，该方法基本上可以完全消除水泥制备过程中产生的温室气体排放物，甚至还可以顺带制造出一些其他有用的“副产品”。麻省理工学院的材料科学与工程学院教授 Yet-Ming Chiang 与博士后 Leah Ellis、研究生 Andres Badel 等人共同完成了这项研究，该成果发表在最近的 PNAS 期刊上。
图 | 低排放电化学制备水泥方案——为了演示新工艺中使用的基本化学反应，电解在中性水中进行；染料显示了在正极和负极如何产生酸（粉红色）和碱（紫色）；使用此方法将碳酸钙 CaCO3 转换为氢氧化钙 Ca(OH)2 ，然后将其用于制备水泥，过程中不会产生任何温室气体（来源：MIT，Felice Frankel)
波特兰水泥是目前使用最为广泛的品种，它是将石灰岩磨碎，然后在高温下与沙子和粘土一起混合而成，而加热是需要燃烧煤炭的。该过程以两种不同的方式产生二氧化碳——煤炭燃烧，以及加热过程中石灰岩释放。
首先，新方法使用由清洁、可再生资源产生的电能来取代加热过程中使用的化石燃料；此外，新工艺所生产的水泥品种仍然是最常见的波特兰水泥。
图 | 低排放电化学制备的水泥厂方案：由可再生电力驱动的电化学脱碳反应器将 CaCO3 转化为 Ca(OH)2 ，用于水泥的合成（来源：Yet-Ming Chiang，MIT）
新工艺以使用电解器为技术核心，这是人们在中学化学课上就学到过的知识。在使用过程中，电池将一个小水池中的两个电极连接在一起，从一个电极产生氧气（O2）气泡， 当电流将水分子分解成它们的组成原子时，氢原子彼此之间形成氢气（H2）。重要的是，电解槽的放氧电极产生酸，而放氢的电极产生碱。
图 | 基于电解池的脱碳示意图：反应 1 和 2 分别是在接近中性 pH 值的环境下析氧和析氢半电池反应；反应 3 是由其组成离子形成水；反应 4 和 5 代表碳酸钙的分解和 CO2 的释放（来源：Yet-Ming Chiang，MIT）
在新工艺中，粉末状的石灰岩—— CaCO3 溶解在产生酸的电极附近，并释放出高纯度的二氧化碳；而氢氧化钙（ Ca(OH)2，通常称为石灰）在另一个电极附近以固体形式析出。然后，研究人员可以在另一个步骤中处理氢氧化钙以便生产水泥，这种水泥的主要成分是硅酸钙。
研究团队有信心地表示其将完全消除或者大幅度减少这两种二氧化碳的来源。尽管目前他们已经在实验室中演示出了基本的电化学制备过程，但从产业化角度来说，该过程仍需要更多的工作才能扩大至工业规模。
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