建造一个机器人需要时间、技术、合适的材料——有时还需要一些真菌。美国康奈尔大学的研究人员为机器人培育了一种看上去“格格不入”的组件:真菌菌丝体。
通过利用菌丝体固有的电信号,研究人员发现了一种控制“生物混合”机器人的新方法,这种机器人对环境的反应可能比普通的机器人更好。该团队的论文于近日发表在《科学·机器人》杂志上。
研究团队的目的是利用真菌为机器人提供环境感知和命令信号,以提高它们的自主性,通过将菌丝体培养成机器人的电子设备,让生物混合机器感知和响应环境。
在设计机器人时,工程师们从动物界汲取了许多灵感,设计出的机器人可以模仿生物的运动方式,但是模仿生物如何感知外界信息则仍然不容易。
菌丝体是蘑菇的地下营养部分,具有许多优点。它们可以在恶劣的条件下生长,还能够感知化学和生物信号并对多种输入信号做出反应。
在实验中,科学家制作了一个含有菌丝体的章鱼机器人,其中的菌丝体能够感知外界的紫外光线。当检测到紫外光后,机器人就会非常活跃地前进。
目前的传感器基本只有单一的功能,能检测温度的不能检测光,能检测电流的不能检测金属离子。但是生物体系往往可以做到多功能的检测,每个个体都能有效感知周围环境的信息。
所以,这种生物融合的传感器系统的最大优势是系统的简化和可扩展性,这可以让我们的机器人在完全意想不到的环境下依然可以工作。
研究者举例称,真菌拥有检测环境是否含有营养物质的能力。如果机器人也能拥有这样的能力,那么我们就能得到一个自动给庄稼施肥的机器人了——机器人只要把腿伸进土壤里,就可以知道是不是该施肥了,然后就去仓库运来肥料。这种奇怪的智能就是生物机器人才能拥有的功能。如果想要找到一种将蘑菇和机器人结合起来的方法,那需要的不仅仅是技术知识和园艺技能,还必须具备机械工程、电子学、真菌学、神经生物学和信号处理方面的背景,所有这些领域结合在一起,才有可能构建出这种系统。
“这类项目不仅仅是控制机器人,”研究者称,“它还与生命系统建立了真正的联系。因为一旦你听到信号,你也会明白发生了什么。也许那个信号来自某种压力,所以你看到了物理反应,因为那些信号我们无法想象,但机器人正在将其可视化。”👽
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