机械计算作为一类非电子计算范式，可在极端环境下稳定运行，具备特殊应用价值。但该领域现有计算架构难以支撑大规模系统级计算任务，同时因缺乏与环境的交互计算能力，导致技术实用化发展路径尚不清晰。针对上述挑战，缪峰、梁世军团队提出以聚苯胺复合薄膜（PCF）为核心功能载体的光编程机械计算新架构。团队依托 PCF 特有的 “光-热-机械” 层级耦合效应，光照下可产生可控弯曲，以光信号实现通路通断与信号流向的精准调控，设计出两款 PCF核心功能载体，实现了光响应形变与柔性导电特性的深度集成。其中，PCF I 型可实现单刀单掷继电器（SPST）功能，PCF II 型可构建单刀双掷继电器（SPDT）功能（图 1）。
图1. 器件开关性能。a和d分别为 PCF I 和PCF II结构示意图与光学照片。b和e 分别为单刀单掷继电器（SPST）和单刀双掷继电器（SPDT）的结构示意图。c和f 分别为 SPST和SPDT的操作状态示意图。
基于SPST、SPDT 两款器件的互联，团队成功实现了 AND、OR、XOR 等基本逻辑门（图 2a），并进一步构建出 1 位、2 位全加器等复杂组合逻辑电路，充分验证了该计算架构的可扩展性。此外，团队受章鱼皮肤自适应伪装特性的启发，融合感知与计算功能，研发出环境交互式自适应图像纹理伪装系统。该系统以 “感知-计算-发射”（SCE）单元为核心，可精准提取环境纹理特征并驱动 3×3 LED 阵列（图 2b），实现对珊瑚、岩石等自然背景纹理的还原（图 2c）。该工作验证了柔性复合材料在感知、驱动、计算一体化方面的应用潜力，为复杂极端环境下下一代智能系统的研发探索了全新技术路径。
图2. 计算功能展示。a. 基于SPST构建的AND门和OR门，以及基于SPDT构建的XOR门的结构示意图。b. 纹理伪装流程示意图。c. 纹理伪装效果展示。
南京大学物理学院的博士后晏秀男、副研究员李遗祥、博士生赵懿晨为该工作的共同第一作者，南京大学物理学院缪峰教授、梁世军教授、以及南京理工大学物理学院潘晨副教授为该工作的共同通讯作者。该工作得到了国家重点研发计划、新基石科学基金会、国家自然科学基金等项目的资助。论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-026-70425-z
