突破性进展！我国科学家开发出一种新型电子皮肤，可比拟人类皮肤
新型电子皮肤轻薄柔软，集成度高（图片来源：参考文献 1）新型电子皮肤电路概念图（图片来源：参考文献 1）版权图库图片，转载使用可能引发版权纠纷
想象一下，如果你能给机器人穿上一件“魔法外衣”，让它能像人类一样感受触摸、压力和摩擦，那会是什么样子？这已不再是科幻小说中的遐想，它已成为现实。
清华大学的科学家们最近在电子皮肤领域取得了突破性进展， 他们开发出了一种具有仿生三维架构的新型电子皮肤，为未来的机器人技术和医疗设备带来了革命性的可能。
仿生三维电子皮肤实物图。图片来源：清华大学
模仿自然的奇迹：电子皮肤的诞生
电子皮肤是一种模仿人类皮肤功能的高科技传感器系统。它就像是机器人或智能设备的第二层皮肤，能够感知外界的各种刺激。
长期以来，科学家们一直在努力让电子皮肤更接近人类皮肤的复杂功能。而清华大学航天航空学院、柔性电子技术实验室的张一慧教授及其团队，从人类皮肤的精妙结构中获得了灵感，实现了电子皮肤从平面到立体的飞跃。
我们的皮肤之所以如此神奇，是因为它不是一个简单的平面结构。想象一块三层的海绵蛋糕，它有蓬松的表面、松软的内部和稍微紧实的底部。我们的皮肤也是类似的三层结构：表皮、真皮和皮下组织。每一层都有不同的功能和特性。
清华大学的科学家们正是基于这种复杂的结构，设计出了一种全新的电子皮肤，它不仅模仿了人类皮肤的三层结构，还复制了皮肤内部感受器的三维分布。
皮肤的结构与仿生三维电子皮肤概念图（图片来源：参考文献 1）
仿生三维电子皮肤的秘密：
精妙结构与超凡感知
清华大学研发的这种新型电子皮肤，就像人类皮肤一样，也由表皮、真皮和皮下组织三层组成。
表皮层就像我们皮肤的最外层，柔软而敏感，能够快速感知轻微的触碰。真皮层位于中间，包含了大部分传感元件，负责精确识别压力和摩擦力。这一层中的传感器采用了独特的八臂笼状结构设计，使其能更好地捕捉外部刺激。皮下组织层则是最内层，主要感知皮肤的整体变形，就像我们感觉到皮肤被拉伸或压缩。
在这个精巧的三层结构中，科学家们巧妙地设计了传感器的分布，模仿了人类皮肤中默克尔细胞和鲁菲尼氏小体的空间分布。
力传感单元位于“笼子”的上部，更靠近皮肤表面，对外部压力极其敏感，就像我们皮肤中的默克尔细胞，能够精确感知轻微的触摸。
应变传感器则位于底部的拱形结构上，与力传感单元保持一定距离，这种设计使得应变传感器主要对皮肤的拉伸敏感，而不受压力干扰，类似于人类皮肤中的鲁菲尼氏小体。
这种独特的三维布局让电子皮肤能够同时感知并区分压力、剪切力和应变，就像我们的皮肤一样。 更令人惊叹的是，这种新型电子皮肤的感知精度可以达到 0.1 毫米，这意味着它几乎可以感知到一根头发丝放在上面的位置，这种精度已经非常接近人类皮肤的极限了。
智能解码与深度学习：
赋予电子皮肤“思考”能力
仅仅有精密的传感器是不够的，就像我们的大脑需要解读神经传来的信号一样，电子皮肤也需要一个“神经中枢”来理解这些数据。清华大学的科学家们使用了先进的深度学习算法， 让计算机能够快速处理和解读这些复杂的信号。这就好比是教会了电子皮肤如何“思考”和“理解”它所感受到的世界。
通过这种方法，电子皮肤不仅可以感知物体的存在，还能判断物体的硬度和形状。 想象一下，机器人仅仅通过触摸就能分辨出苹果是新鲜的还是已经变软了，这是多么神奇的能力！这种技术为未来的智能设备开辟了无限可能。
在医疗领域，新型电子皮肤可能会被用于制作超级灵敏的医疗手套，帮助医生进行早期诊断。它可能能够感知到普通人难以察觉的微小肿块或组织异常。张一慧教授提到，这种电子皮肤还可以像创可贴一样贴在人的皮肤上，实时监测血氧等健康数据，为我们提供一个随身携带的健康监测系统。
未来展望：从科幻到现实的跨越
清华大学科研团队的这项突破，不仅是中国科技实力的一次有力展现，更是人类探索自身奥秘、挑战自然极限的又一里程碑。 这种电子皮肤技术在多个领域都有广阔的应用前景。
在智能假肢领域，它可能让失去肢体的人重新获得触觉，感受爱人手的温度或孩子脸颊的柔软。在工业领域，装配线上的机器人可以更加小心翼翼地处理脆弱的零件，就像有着灵巧双手的工匠一样。
在人机交互方面，我们的智能设备可能变得更加智能和人性化，能够感知我们的情绪状态，或在虚拟现实中提供真实的触感体验。
尽管这项技术非常令人兴奋，但将其大规模应用于现实世界还面临一些挑战，如耐久性、成本、能源供应和数据处理等问题。然而，这些挑战并不能掩盖这项技术的巨大潜力。也许在不久的将来，当你和机器人握手时，对方的手是能够用温柔的触感回应你的“智能皮肤”。
参考文献
[1]Weichen WANG et. al. Neuromorphic sensorimotor loop embodied by monolithically integrated, low-voltage, soft e-skin
策划制作
出品丨科普中国
作者丨李金娟 早稻田大学
监制丨中国科普博览
责编丨董娜娜
审校丨徐来、林林
轻松设计：15款在线PS替代软件，让创意触手可及
Adobe Photoshop(PS)一直是图像编辑行业的领导者之一，应用领域非常广泛，可用于图像处理、摄影后期、平面设计、UI 设计、地图插图等。然而，对于业余设计师或对地图修复需求较低的普通用户来说，由于安装复杂，版本不统一，使用Photoshop的学习成本略高。近年来，PS也因其价格高、向订阅模式的过渡，促使许多用户寻求更实惠、更易用的在线PS软件替代品。幸运的是，市场上有许多在线PS软件可以解决这个问题。本文分享并介绍了许多在线PS软件，包括每个软件的简要描述及其优缺点的比较。让我们看看！
1. 即时设计
在线PS即时设计，是新一代的设计协作工具，也是国内知名的设计软件。即时设计不需要像PS软件那样付费和下载繁重的桌面程序，浏览器可以在线免费使用。中国环境，简单的界面，初学者可以快速开始，但也支持多人在线合作，高效反馈和校正项目，可用于平面设计，UI/UX设计、产品设计、海报设计、插图设计、图标设计等应用场景。
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优点：
在线设计，全平台即开即用：在线PS替代工具即时设计可在任何系统中使用 (Windows, macOS，桌面端) 随时随地开展工作。网页端的运行也可以像行云流水一样，无需安装，即开即用。
在线挖掘，简单智能：即时设计内置智能挖掘插件，可在线一键扣除多余背景，支持人物，logo、物体、一般模式、在线抠图、方便高效
自动布局，无需手动布局：即时设计智能布局功能可快速创建响应动态分布，无需手动反复调整尺寸，告别繁琐重复的体力工作！
实时合作，邀请团队同频编辑：即时设计支持多云合作设计，实时更新和获取内容。团队成员还可以直接在设计草案中注释评论，点对点高效反馈和校正项目。
有自己的资源社区，有效处理图像：即时设计资源社区拥有数千种丰富的材料，支持所有设计资源的一键复用；内置智能插件可以帮助您快速挖掘图像，调整图像颜色，有效处理图像。
2. GIMP
GIMP(GNU图像处理程序)是一款免费、开源、跨平台的在线PS软件替代品。它通常被认为是一个非常合适的免费Photoshop替代品。它有你在Photoshop和Affinity 在Photo等专业支付程序（包括矢量工具）中可以找到各种相同的功能。您也可以使用免费插件添加许多更先进的功能，如打印 CMYK 颜色或支持 RAW 照片编辑。尽管有它的优点，但它有它的优点，但是， GIMP 学习并不容易，一些重要的功能(如编辑层和排版)比较复杂，新手会感到困惑。
优点：
专业先进的编辑工具
支持矢量图形
所有功能均免费提供
缺点：
编辑图层等功能比较复杂
自动调整滤镜功能落后
新手学习难度大
3. Photopea
Photopea是一款强大的在线PS软件替代品，可提供传统专业桌面软件的预期功能。Photopea 提供了大约 60 还免费提供各种编辑工具、背景去除等热门功能。它可以与Dropbox合作，Google Drive与OneDrive相连。支持光栅、矢量和RAW文件，并接受包括SVG在内的所有流行文件格式，PSD，AI，甚至GIMP的XCF和Google SketchUp。所有功能都可以在免费版本的广告中使用，也支持每月 3.33 美元订阅删除广告，包括电子邮件支持。
优点：
免费版中提供所有高级功能
大约 60 种编辑工具
支持所有主要竞争对手的文件
缺点：
编辑多次编辑后，编辑器可能会变慢
良好的互联网连接需要良好的互联网
你需要花一定的时间学习
4. Canva
Canva是一个流行的在线PS软件替代品。它有一个直观的界面，并有自己的模板库。您还可以编辑图像、更改尺寸、应用滤镜和效果，在社交媒体上共享设计元素，并将其存储在创意云中。Canva提供了许多预先构建的图形元素，您可以插入图像并编辑它们，但它的许多资源（包括背景删除）需要订阅（从每月12.99美元开始）。
优点：
用户友好灵活
有中文版本
有免费计划，有 5GB 云存储空间，250万模板和数十万图形元素
缺点：
缺乏专业的照片编辑工具
云存储5GB后，需要订阅才能获得更多的空间
背景删除需要付费订阅
5. Pixlr
Pixlr 它是一个在线PS软件替代品，Pixlr提供了基于浏览器的移动应用程序和编辑器。该解工具的操作界面类似于Photoshop Elements和GIMP等流行编辑器。Pixlr在线图像编辑器有多种实用工具，包括模糊、锐化、噪声、色阶和曲线，以及图章工具、修复、画笔、填充等。Pixlr 有多个版本可供选择，涵盖基础版和高级版。
优点：
与各种系统兼容
广泛的免费功能
人工智能生成器
缺点：
需要闪存
自带广告不能去除
虽然界面与高质量的竞争对手相似，但某些功能性能较差
6. PicsArt
Picsart照片编辑器是一款适合iOS和Android的在线PS软件替代品。它为需要快速编辑移动设备的初学者提供了强大的工具，也适合专业艺术家和摄影师。除了效果、贴纸和混音，Picsart还允许用户使用绘图工具和当地资源编辑照片。该工具与社交媒体集成，允许您分享图片和评论帖子。
优点：
高级图像编辑资源
新手老手都可以尝试使用
整合社交媒体可以让你与艺术社区互动
缺点：
有些功能需要付费使用
界面中有大量的功能，新手将无法开始
7. VistaCreate
Vistacreate是一款适合iOS或Android的在线PS软件替代品，专注于为社交媒体、博客文章等营销目的创建图形资产。Vistacreate的入门计划是免费的，可以访问100多万个图形资产，有些资产在免费计划中可能有版税限制。它还提供10个 GB的存储空间和无限下载。
专业计划(每月 13 从美元开始)增加了团队账户，更多的品牌套件，而且没有存储限制。
VistaCreate不提供深入的编辑功能，对于不需要专业PS的PS 平面设计师和初学者对工具非常方便。
优点：
实用的编辑工具
图形资产种类繁多
免费入门计划
缺点：
缺少深度编辑工具
VistaCreate与其它类似的免费工具相比并不突出。
8. Sumopaint
Sumopaint是Sumo套件的一部分，用于内容创建，所有应用程序都支持在线和桌面使用。网页版有免费选项，但是桌面版需要订阅付费。网上PS软件取代了Sumopaint的界面简洁、直观、友好。大量的工具、画笔和效果都是内置的。
优点：
使用者友好的界面
完整的套件可一次性支付。
免费版没有广告
缺点：
免费网络版需要良好的网络连接。
需要升级一些资源(如背景删除)
付费套件的性价比不如其它类似的竞争产品。
9. PhotoScape X
PhotoScape X 这是一款免费的在线PS软件替代品，具有照片管理、图像拼接、半自动裁剪、动画等特点。 GIF、颜色校正，屏幕捕捉，皮肤修饰和 RAW 附加功能，如图像处理。PhotoScape x允许您导入PS刷和增强工具，并提供照片修复工具。它更适合业余爱好者、初学者或寻求更基本的照片编辑和图像快速增强选项的人。但是，如果你需要一次编辑多张照片，它可能会卡住，并且在增强强大的文件时可能会出现故障。此外，它在保存文件时会降低图像质量。
优点：
许多功能，滤镜和增强工具
处理 RAW 文件
支持编辑多个图像
缺点：
尤其在处理大文件时，它可能会卡住，
在保存过程中会降低图像质量，缺乏更好的导出功能
10. MyPaint
MyPaint 它是开源位图在线PS软件的替代品。它专注于数字绘画而不是图像处理。操作界面简单易用，目前可用于Windows和macos。它与Wacom图形平板电脑和类似设备很好地集成在一起，提供良好的表现力和对笔画压力和速度的反应。它还提供了一个工具来模仿传统的画笔，包括墨水、油漆、铅笔和木炭。MyPaint 允许全屏模式，尽可能模仿艺术家使用真实工具的体验。
优点：
为艺术家和老用户提供大量的表现力
定制画笔包
全屏模式
缺点：
缺乏支持
慢慢更新(v2).2020年发布0.1)
11. MediBang Paint
MediBang Paint 它是一个有趣的绘画应用程序，专注于数字艺术、插图、漫画和漫画，并将移动设备转换为便携式数字画布。适用于计算机和移动设备，其计算机版本是免费的。在线PS软件已经取代了Medibang Paint允许您扫描和导入图像，将传统艺术和数字艺术结合起来，并允许艺术家在纸上绘制的草图上着色或绘制。这个软件还有很多编辑工具，从画笔到图层、滤镜和效果。高级用户有自己的画笔和过滤器，可以指定存储文件的文件夹，使用本地字体，并且有更多的导出选项。
优点：
移动设备上的屏幕优化良好
与 Wacom 良好的图形输入板集成
广泛的工具和画笔选择
缺点：
需要订阅保存文件的位置等基本功能
网页上混乱的搜索工具使在教程中难以找到内容。
12. FireAlpaca
FireAlpaca 它是一款专注于漫画美学的免费在线PS软件替代品。该工具功能强大可靠，为有兴趣创建设计的插画师或用户提供了丰富的功能，包括选择工具、画笔、铅笔和3D 透视、照明性能和图层操作。它还可以在一般性能的计算机上顺利运行。Firealpaca为对设计感兴趣但对技术细节不感兴趣的艺术家提供友好的服务。然而，作为一个位图编辑器，它不适合矢量。
优点：
有漫画模板
有很多刷子
缺点：
比较小众
尤其是矢量设计，缺乏更先进的功能
过时的网站风格可能对专业的平面设计师没有吸引力
13. Photo Pos Pro
Photo Pos Pro提供各种定制刷、层、修复工具、效果和滤镜，并有新手布局选项，使新用户更容易理解其工作原理。网上PS软件替代支持各种文件格式，并且与其它程序兼容。PSD文件可以很容易地在Photoshop中编辑，反之亦然。Photo Pos Pro虽然复杂，但是非常全面，适合自由职业者和需要专业工具的初学者。一些工具需要升级到高级版本(一次性付款) 34.90 美元)，而且是硬件密集型。
优点：
功能多样，资源丰富
初学者的布局选项
支持包括各种文件格式在内的多种文件格式， RAW 文件
缺点：
硬件密集型
一些专业人士的基本资源需要付费购买。
14. Fotor
Fotor是一款以快速编辑社交媒体和互联网图形元素为重点的友好在线PS软件替代品。
Fotor有三个主要功能:编辑、拼贴和设计。虽然其编辑和设计功能有限，但Fotor的功能相对于PS或PS替代品的在线竞争对手来说相当容易使用。它有一个肖像装饰工具，包括一键增强按钮、红眼和除皱功能，肖像照片的编辑效果极佳。
优点：
大部分功能都是免费的。
用户友好快捷
高质量的社交媒体编辑选择
缺点：
与竞争者相比，功能有限
更适合初学者和业余爱好者
15. Polarr
Polarr是Android和iOS在线PS软件的替代品，基于滤镜，界面简单，用户友好。这个应用程序提供了色彩校正和简单的皮肤调节功能。Polarr有许多滤镜，用户可以在Pro版本中创建自己的滤镜(每月7.99美元)。
优点：
比其它PS替代更容易使用
滤镜丰富
缺点：
缺少高级照片编辑
不支持原始文件
无第三方插件
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