蘑菇也能控制機器人了?真菌與計算機組合機器人問世
一個形似海星的“五條腿機器人”在木地板上緩慢移動,神奇的是,這個機器人不靠電池供電,也未接入電源,而是由蘑菇發(fā)出的信號控制。
近日,美國康奈爾大學研究人員成功開發(fā)出一種由真菌和計算機組成的“生物混合機器人”,這種機器人可將真菌的電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字指令。
蘑菇怎樣控制機器人?受光照產(chǎn)生電脈沖后讓機器人移動
杏鮑菇易于種植和維護,研究人員首先從杏鮑菇中培育菌絲體,就是將蘑菇的地下部分菌絲連接起來,使它們之間形成能夠進行通訊的絲狀網(wǎng)絡,并引導其菌絲生長在充滿電極的3D打印支架上。相互連接的菌絲會響應環(huán)境變化發(fā)出電脈沖,就像大腦中的神經(jīng)元為了相互交流而發(fā)出的脈沖一樣。
真菌“生物混合機器人” 圖源:美國康奈爾大學
菌絲體網(wǎng)絡連接到電極,其電脈沖可以與計算機接口通信。然后,計算機將這些電脈沖轉(zhuǎn)換成數(shù)字命令,這些命令被發(fā)送到機器人的閥門和馬達,告訴它們執(zhí)行何種命令,比如向前移動,向后移動。
計算機將電脈沖轉(zhuǎn)換為命令的靈感來自動物神經(jīng)元的工作方式,就是將我們大腦的電脈沖轉(zhuǎn)換為運動功能,例如移動四肢。當這種方式運用到真菌—計算機接口中時,便可使菌絲體和機器人之間進行通信。當研究人員將外界光照射到菌絲體上時,菌絲體就會發(fā)出電脈沖并做出反應,從而使機器人移動。
顯微鏡下的菌絲體 圖源:網(wǎng)絡截圖
“蘑菇不喜歡光,它們生長在黑暗的地方!”康奈爾大學工程師、這項研究的作者之一羅伯特·謝潑德說,“因為它們確實不喜歡光,所以提供了強烈的信號?!蓖ㄟ^在真菌—計算機接口上照射更多的紫外線,真菌響應的電信號變得更強,使機器人移動得更快。
生物混合機器人 一個新興的研究領域
據(jù)悉,“生物混合機器人”是一個新興的研究領域,它涉及將植物、動物和真菌細胞與合成材料相結(jié)合來制造機器人。然而,使用動物細胞的高昂成本及其帶來的倫理問題,以及植物細胞對于外部刺激反應緩慢的特性,一直是該領域面臨的挑戰(zhàn),而真菌可能是解決這些難題的關鍵。
康奈爾大學工程師、這項研究的另一位作者阿南德·米什拉表示,真菌可以應對極端條件。真菌細胞可在非常咸的水或極寒中生存,這可能使真菌生物混合機器人在極端環(huán)境中的表現(xiàn)優(yōu)于動物或植物生物混合機器人。
在環(huán)境監(jiān)測領域,這款真菌“生物混合機器人”更是展現(xiàn)出了非凡的潛力。其極高的環(huán)境敏感度使它在檢測農(nóng)田中的化學污染物、毒藥或病原體時,較傳統(tǒng)合成機器人具有無可比擬的優(yōu)勢。此外,真菌頑強的生命力,比如能在極端咸水或嚴寒環(huán)境中生存,更賦予了這些機器人在極端環(huán)境下作業(yè)的獨特能力,無論是探測輻射還是深入危險區(qū)域,都能游刃有余。
真菌和計算機組合機器人的問世,也為構(gòu)建更加可持續(xù)的機器人開辟了新途徑。
(來源:封面新聞、IT之家)