人工神經機器人是基於神經科學和機器人技術的新型機器人系統，以生物神經系統作為信息接口，對生物體-設備-環境三者進行閉環信息融合，達到對生命體某些生理機能的補償、增強或拓展需求。
概述,發展歷程,套用,
概述
人工神經機器人系統作為新型的機器人系統，是神經科學與傳統機器人技術交叉結合的產物。該系統通過人或動物的生物神經系統作為信息接口，完成人或動物機體與感測器或執行器等外部設備的信息互動，從而達到對某些生理機能的補償、增強或者拓展。近年來，對神經科學的研究不單純只針對於中樞神經系統，而是擴展到了人體與外界環境的互動作用中[1]。人工神經機器人系統也不是一個單獨存在的機器人系統，而是依託於生物體的神經系統、外部設備和環境三者之間的互動而存在的混合系統[2]，特別是神經系統和外部設備之間的互動作用尤為重要，這需要對神經系統信息進行正確解碼，從而控制外部設備的工作狀態，還需要對設備反饋信息進行神經編碼，向神經系統進行傳送，從而組成雙向閉環融合[3]。在符合中樞神經可塑性的學習機制下，將人工神經機器人系統與人體信息系統進行有機融合，可以通過不斷學習訓練來提高人體對系統的適應性程度，更高的發揮系統效能。人工神經機器人的套用範疇主要可以分為認知、記憶、感受和執行四個方面，包括各類神經假體等[3,4]。
發展歷程
生物神經系統的研究起步較早，且主要以中樞神經系統的行為機制為核心。隨著研究的不斷加深，感覺輸入和運動輸出與中樞神經系統的匹配回響受到了極大重視，並且逐步擴展到中樞神經系統、身體各感受執行器和環境之間的雙向多維互動作用[1]（如圖-1）。而新興的人工神經機器人作為介入生物神經系統工作環路的系統（植入式系統和非植入式系統均屬於該範疇），通過準確解碼神經通路的信息來控制外部設備，並通過編碼外部設備的反饋信息作用到神經系統[5,6] ，這屬於具現電生理學（Embodied Electrophysiology）的範疇[7,8]（如圖-2）。人工神經機器人系統在與生物神經系統的互動工作過程中，不但需要體現信息融合的動態行為學特性，還需考慮中樞神經具有可塑性的特點[9]，生物神經系統和人工神經機器人的工作方式可以相互適應和學習。
圖-1 神經系統-身體感受執行器-環境的多維互動
圖-2 具現電生理學的概念組成結構
人工神經機器人系統是結合了神經科學和機器人技術的新型機器人系統，目前主要可以分為以下三個層次：首先是單神經元層面[2]，連線了單個人造神經元和實際神經元，具有簡單的信息傳遞功能；然後是神經元集群層面[10]，通過神經元集群的適應性機制，動態管理神經元集群的功能；最後是“器官”層面[11]，人工設備直接連線部分神經組織，達成組織器官的複雜功能。
套用
從感覺到動作：
伴隨著悠久的生物進化過程，地球上出現了多種多樣的生物物種。每種動物都進化出了適應其特定生存環境的腦和身體，因此人們會想到通過觀察動物特定的神經行為來獲取靈感，並以此製造可以實現特定目的的人工神經機器人。
哺乳動物的上丘不僅能夠實現視覺目標的掃視和快速眼球運動的功能，而且可以把聽覺和體覺信息集成到視覺框架里。基於上丘神經元的這些功能屬性，Strosslin[12]等人使用生物啟發的手段，研究動物體視覺與觸覺信息之間的關係，並將其運用到控制移動機器人平台的開發中。在靈長類動物視覺注意的研究中，Itti和Koch[14]建立了一種自上而下指導注意力的神經形態模型。Orabona[13]等人其研究的基礎上進一步地深入，他們把一個擴展的Itti-Koch模型套用到了類人機器人上。這一機器人具有可移動的眼睛[15]，使用對數-極坐標視覺，而且可以通過考慮主要目標元素來改變特徵架構。
神工一號[16]，是天津大學研製的人工神經康復機器人，是全球首台適用於全肢體中風康復的“純意念控制”人工神經機器人系統。該系統在中風患者體外仿生構築了一條完整的人工神經通路，它通過模擬中樞神經通路、解碼患者的運動意念信息，進而驅動多級神經肌肉電刺激技術模擬周邊神經通路、刺激患者癱瘓肢體產生對應動作，從而完成主動康復訓練對皮層、肌肉活動的同步整合與協同。
神經假體：
動物體的感覺、運動或認知等模式會由於受傷或疾病而遭到損壞，神經假體是指可以替代這些受損模式並實現其功能的一系列設備的統稱[17]。神經假體主要包括感覺神經假體、運動神經假體、認知神經假體和記憶神經假體。
其中，感覺神經假體又包括視覺神經假體、聽覺神經假體、味覺神經假體以及觸覺神經假體。最為常見的設備有人工耳蝸、電子舌[18]等。
運動神經假體是一類植入人或動物體內替代其原有受損的運動機能，並輔助恢復運動功能的高科技電子裝置。一般包括排泄神經假體、膈肌起搏器、手功能神經假體和站立行走神經假體。運動神經假體中一項較新的技術就是“目標肌肉神經重置”（Targeted Muscle Re-innveration，TMR）[19]，它屬於神經肌肉接口技術的範疇，是由美國國防部先進研究項目局發布的一項具有突破性進展的技術。但是，目前該項研究僅能套用於四肢癱瘓者。
深度腦刺激是認知神經假體中代表性較強的一種技術，他可以緩解帕金森疾病的症狀。該類裝置能夠通過模擬人體中促進多巴胺合成的自然信號，促使人體產生多巴胺，從而緩解帕金森病人的症狀[20]。
記憶神經假體[21]是一種可植入腦部海馬區的記憶設備。當該設備工作時，它會觀察某一記憶在一部分海馬體內如何形成，隨後刺激海馬體的另一部分讓其複製該過程。該技術被評為“2013年度十大突破性技術”[22]。
