開(kāi)發(fā)一種可穿戴的、主動(dòng)的動(dòng)態(tài)換臉面具用于人體偽裝和表情變化是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。許多生物通過(guò)皮膚變形和顏色變化實(shí)現(xiàn)偽裝和表情變化。
成果簡(jiǎn)介
受到這一啟發(fā)，浙江大學(xué)鄒俊課題組在Science Advances期刊上發(fā)表了題為“Human camouflage and expression via soft mask from reprogrammable chemical fluid skin”的最新論文。 團(tuán)隊(duì)報(bào)告了一種可重編程的化學(xué)流體皮膚，它通過(guò)流體實(shí)現(xiàn)變形，如同河豚的皮膚，并且通過(guò)顏色變化功能如同變色龍的皮膚。基于這種皮膚，作者設(shè)計(jì)了一種軟性面具，能夠在同一時(shí)間切換至少八種不同的人臉。該軟性面具輕巧、薄且適合佩戴者的頭部。 其驅(qū)動(dòng)過(guò)程安靜且安全，可以實(shí)現(xiàn)面部的切換，包括面部顏色和形狀的變化。佩戴該軟性面具后，機(jī)器人可以展示面部變化和表情調(diào)節(jié)，人類(lèi)也可以根據(jù)需要改變自己的面容。作者的研究使得將人類(lèi)變換成其他人類(lèi)，以實(shí)現(xiàn)偽裝和表情變化成為可能，而這一點(diǎn)迄今為止僅存在于人們的想象中。
研究亮點(diǎn)
（1）實(shí)驗(yàn)首次設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了可重編程的化學(xué)流體皮膚，成功地通過(guò)類(lèi)似河豚皮膚的流體變形和類(lèi)似變色龍皮膚的顏色變化功能，實(shí)現(xiàn)了面部偽裝和表情變化的動(dòng)態(tài)切換。 （2）實(shí)驗(yàn)通過(guò)該化學(xué)流體皮膚，設(shè)計(jì)了一種軟性面具，能夠在同一時(shí)間切換至少八種不同的人臉，并且該面具具備輕便、薄且適合佩戴者頭部的特點(diǎn)。面具的驅(qū)動(dòng)過(guò)程安靜、安全，可以實(shí)現(xiàn)面部顏色和形狀的變化。 （3）研究結(jié)果表明，軟性面具的設(shè)計(jì)使得人類(lèi)和機(jī)器人都能夠進(jìn)行面部的動(dòng)態(tài)變換，包括變形和顏色變化，具有廣泛的應(yīng)用潛力，尤其在偽裝、表情變化、舞臺(tái)表演和軍事領(lǐng)域等方面。 （4）實(shí)驗(yàn)通過(guò)軟性面具的設(shè)計(jì)和制造方法，展示了它在實(shí)際環(huán)境中進(jìn)行偽裝和表情表達(dá)的可行性，為實(shí)現(xiàn)科幻電影中的面部變換情節(jié)提供了技術(shù)路徑，并為人類(lèi)在日常生活中的面部動(dòng)態(tài)變化提供了新的可能性。
圖文解讀
圖1. 可重編程化學(xué)流體皮膚和軟性面具的設(shè)計(jì)策略。
圖2. 變形和顏色變化的驅(qū)動(dòng)。
圖3. 可重編程形狀變形和化學(xué)流體皮膚的顏色顯示。
圖4. 軟性面具的設(shè)計(jì)和制造方法。
圖5. 軟性面具的表征。
圖6. 軟性面具在機(jī)器人和人類(lèi)中的可穿戴展示。
結(jié)論展望
本文的研究為面部偽裝和表情變化提供了創(chuàng)新性的技術(shù)解決方案，突破了傳統(tǒng)面具的局限，展現(xiàn)了可穿戴、動(dòng)態(tài)面部變化面具的巨大潛力。通過(guò)引入可重編程化學(xué)流體皮膚，結(jié)合形狀和顏色的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，不僅使人類(lèi)在現(xiàn)實(shí)中實(shí)現(xiàn)了多面孔切換，還為機(jī)器人在面部形態(tài)和顏色調(diào)節(jié)方面開(kāi)辟了新方向。這一工作啟示作者，在未來(lái)的軟體機(jī)器人和人機(jī)交互領(lǐng)域，面部偽裝和表情變化技術(shù)將具有廣泛應(yīng)用，特別是在軍事、娛樂(lè)、醫(yī)療和老年陪伴等領(lǐng)域。 與此同時(shí)，本文也提醒作者，技術(shù)發(fā)展不僅要考慮創(chuàng)新性和功能性，還要關(guān)注安全性和倫理問(wèn)題，尤其是在涉及到人體和環(huán)境交互的可穿戴設(shè)備時(shí)。因此，未來(lái)的研究可以在提高面具表現(xiàn)力和技術(shù)可控性的同時(shí)，探索更加安全、環(huán)保的材料和驅(qū)動(dòng)方案，以確保技術(shù)應(yīng)用的可持續(xù)性和普適性。
文獻(xiàn)信息
Yiding Zhong et al. ,Human camouflage and expression via soft mask from reprogrammable chemical fluid skin.Sci. Adv.11,eadq6141(2025).DOI:10.1126/sciadv.adq6141
