图｜变色龙软体机器人变色实验图（来源：Nature Communications）

将变色龙与自然颜色瞬间匹配，这为下一代“人工伪装”供应了一种令人愉快的办理思路，人工伪装技能不仅在军事运用中颇受青睐，在建筑、艺术、时尚和户外活动等领域也颇受关注。
8 月 10 日，干系论文以《仿生变色龙软体机器人具有人工隐型和毁坏性有色皮肤》（Biomimetic chameleon soft robot with artificial crypsis and disruptive coloration skin）为题揭橥在 Nature Communications 上。

图｜干系论文（来源：Nature Communications）

在大自然中，为了躲避天敌和自然环境的入侵，许多动物都有独特的“伪装”技能，如拟态、保护色等，不得不说变色龙是一种非常高明的伪装“专家”。
受变色龙伪装技能的启示，人类研究出许多人工防伪技能，“军事伪装”是颇为经典的运用。

然而，完全人工防伪技能的打破依然困难重重，尤其通过高分辨率伪装模式，实现更前沿更自然地伪装仍是一项寻衅极大的事情。

紧张有三方面的缘故原由：

一是人工伪装与变色龙的内在机理不一致，在 RGB 可见光的范围内，利用人工伪装的主导技能尚未完备确立；

二是主动型检索和相邻颜色所需的传感器、掌握电路和高分辨率人工伪装设备等导致系统繁芜性增加；

三是在伪装性能方面，变色龙微栖息地的仿照及信息通报对其更自然的隐蔽至关主要。

宾夕法尼亚州立大学助理教授程天地向 DeepTech 表示，“之前很多研究文章都是关于大的阵列密度来实现变色和环境整合，中间变色的部分很可能无法把每个像素都覆盖，这会造成对应的像素点没有颜色。

该研究最紧张的亮点之一，是对像素与像素结合的征象做了前期调研，变色龙在某些栖息地时，外界温度变革并没有设想中那么多，很可能只有几个特定改变。
如果变色龙只有几处栖息地，那么它身体的变色只须要很大略的几个像素即可实现。
”

图｜程天地（来源：受访者）

从特定物种的多态性进化征象来看，任意图像的显示对受限栖息地的伪装运用都是多余的

因此，该团队构建了一种竖直加热器，用激光图案选定栖息地后，通过叠加多层银纳米线加热器（Silver Nanowire Heaters），不同加热器产生的温度分布叠加在最外层的热致变色油墨层（thermochromic liquid crystal，TLC），使背景颜色与环境表达同时匹配。

末了，通过相应策略肃清像素之间的去世角，从而在赞助色彩涌现较大变革时，即可实现连续过渡，借此降落系统的整体繁芜性，终极实现更加自然的伪装。

人工变色龙可天生具有 RGB 着色功能的多个皮肤图案

热致变色材料，在很小的温度变革范围内就能实现红、绿、蓝这三种颜色的变革。
从经典的人工变色龙皮肤底部可以看到许多垂直的图案和呈半透明带状的加热器层，将变色龙皮肤上的加热器激活之后，TLC 在可见区域可呈现出鲜艳的色彩，反射光谱可以在较宽的可见光谱范围内操纵。

TLC 层的温度决定了人工变色龙皮肤的反射光谱，在 CIE 1931 的坐标图中，将 25.5℃、28℃ 和 36℃ 对应的三个点作为代表性的 RGB 颜色，在现有条件下坚持蓝色，单个商用电池可以在 100 cm^2 的区域主动伪装 92 分钟。
根据变色龙模型的形状，该团队准备了范围从 21.96 cm^2 到 67.2 cm^2 不等的 7 个不同的斑块，来完备覆盖人工变色龙外不雅观。

图｜具有 RGB 着色的人工变色龙图案（来源：Nature Communications）

程天地向 DeepTech 表示：“该团队利用的热致变色材料，在很小的温度变革范围内就能实现红、绿、蓝这三种颜色的变革。
其余垂直堆叠的加热器可以实现可控多态、高度降落繁芜性的关键功能，带有银纳米线加热层的人工变色龙具有明显的鸵鸟图案，这三层图案分别是鸵鸟站起来、头往中间移动和头低下去。
”

图｜带有多层鸵鸟图案的人造变色龙皮（ATACS，Artificial Chameleon Skin）（来源：Nature Communications）

这三层图案每一层都是一个加热器，每个加热器上都一个温度与颜色逐一对应，比如第一层加热到赤色对应的温度，就产生了赤色鸵鸟直立的图片，第二层实现了绿色鸵鸟往中间走和第三层蓝色鸵鸟头往低下去的图案。

程天地表示：“该研究最大的亮点是，垂直堆叠的设计构造避免了平面堆叠中的一些问题，由于平面堆叠须要实现很高密度的阵列，然后形成对应的图案，这就会造成一些所谓的去世角，这个地方没有颜色，因而产生的效果不太好。

而垂直堆叠是直接在每一层垂直的加热器里直接引带的图案，进而热致变材料上不须要形成很多的像素，因而加工本钱和制造的难度就会极大地降落。
”

在热致变色材料中加入冰块，人工变色龙可实现瞬时伪装

纵然具有主动动态伪装功能的物种，其可表达的伪装模式在许多情形下也不是完备任意的，它局限于某些特定的条件。

人工伪装与现实生活中的物种伪装相似，也是分步骤完成的，人工伪装涉及背景颜色考验及匹配表面颜色通报的全体过程。
基于此，该团队提出了一种直接而大略的自动传感器集成人工变色龙瞬时伪装模型。

人工变色龙变色的基本事理，不须要再剖析高密阵列的视觉信息，而是从颜色传感器丈量的 RGB 强度获取每个像素的局部颜色，通过红、绿、蓝的强度就能知道外界颜色分别是什么，然后把红、绿、蓝颜色强度输入到系统里面，系统有了这个输入，就可以对应地掌握温度，实现红、绿、蓝颜色的天生。

程天地向 DeepTech 表示，“在颜色实现的过程中，加热器的运用比较关键，但温度比加热器的运用还要关键，由于温度对颜色的调节具有逐一对应的关系，并且颜色对温度的变革非常敏感，当环境温度一旦发生很低的变革时，就会对变色产生很大的影响，以是在带有加热器的反馈电路自主防伪系统中设计了反馈机制，加入一个比例积分分解（PID，Proportion Integration Differentiation ）传感器检测外界温度改变了多少，以匹配局部背景颜色。
”

图｜带有加热器反馈掌握逻辑电路的自主伪装系统事理（来源：Nature Communications）

该研究紧张选择 25.5℃ - 36℃ 这个温度范围，来实现红、绿、蓝的颜色改变，比如目前的状态为赤色，外界环境一旦超过 25.5℃，那么热致变色材料的颜色就会发生变革，从而无法与局部背景匹配。

温度的反馈对付冰块所带的扰动进行调节，使得原来栖息地的颜色保持不变，当变色龙模型分别在 R、G 和 B 三个不同栖息地移动时，人工伪装就被瞬时激活。

图｜变色龙软体机器人瞬时隐形（来源：Nature Communications）

该研究成果在人工伪装方面取得了一定的进步，但在改进隐蔽方面有一定的局限性，由于只有少数像素具有清晰的边界。

再比如，在一个有花草的现实环境中进行隐身，可以达到和绿色植被比较贴近的效果，如果从绿草移到红花上面，虽然没必要和背景完备匹配，但只挡住红花的一半，另一半还显示绿色，一眼就能让别人创造，在这种繁芜的场景下如何有效防伪是一个很大的寻衅，这是该研究成果有待提升的点。

人工变色龙防伪技能未来落地情形取决于详细运用处景

“该技能在军事隐身方面有较大的运用代价，但该技能并不局限在军事上，我认为这是他们的一个引出例子，其实在军事运用中加热耗能、精度有限等问题并未办理，在丛林中这个局限性更大，由于热成像仪很可能在夜晚可见光或光芒不好的情形下才利用，军队在白天大部分时候不太会须要，但该技能在光学上的伪装仍具有很大代价。
” 程天地向 DeepTech 表示。

图｜变色龙（来源：Pixabay）

因此，人工变色龙防伪技能在落地方面临一定的寻衅，最紧张的还是取决于该技能落地时的运用处景。
此外，该技能也存在一定局限性，它只能在一些栖息地变革不太大的情形下，用少量的像向来实现伪装，以是利用者须要对这个运用处景有相对较好的把握。

程天地向 DeepTech 表示：“一些较为繁芜的研究在商业化方面并不适宜，由于头部公司拥有丰富的资源，常日情形下不会直接采购一个全新的技能，而初创公司虽有这方面的采购意向，但他们并没有那么多的流动资金，采购一个高本钱的技能不太现实。
”