@ 2017.03.27 , 21:00

光怪陆离的电子化生物

机器人学家们经常向大自然寻求灵感,模仿那些亿万年进化的特征。不过,有些爱抄捷径的家伙直接把现代技术移植到了活的动物身上。

听起来很疯狂对不对?但其实动物和机器区别没那么大。神经系统的电流连结着我们的感官、大脑和肌肉,跟电线在机器人的传感器、处理器和电机之间传递信号是一个意思。

尽管如此,大自然的某些鬼斧神工依然难以用硅片实现。这促使科学家们想出了歪点子——制造半机械半生物。让我们瞧瞧这些惊人的例子。

蜻蜓无人机

今年1月,Draper公司和霍华德 · 休斯医学研究所宣布合作,研发将蜻蜓改造为微型无人机的技术。他们利用的方法被称为光遗传学,即修改动物基因使其特定的神经元具有光敏离子通道,从而可以用光脉冲控制这些神经元。这种方法远比电刺激法精确。

研究人员开发了一个放置于蜻蜓背上的光源背包,内置了所有必需的控制电路以及集成的指引和导航系统,使“蜻蜓无人机”能够完全自主行动。他们希望将来这些电子化蜻蜓能携带少量载荷、执行侦察和帮助研究。

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蜻蜓无人机

飞蛾驾驶员

化学成分探测器的微型化难题一直困扰着工程师们,导致我们在检查□□、爆炸物和救援时不得不依赖狗鼻子。但人类最好的朋友可能也会失业,因为会开车的飞蛾正在赶来的路上。

在该项研究中,飞蛾通过在鼠标轨迹球上移动足来操纵它们的小车。当飞蛾感知到雌性信息素时,它们会尝试向气味源头移动,而相应地,小车会精确地沿着它们意图的路线前进。研究人员称,未来他们将改造“飞蛾驾驶员”的基因,使之追踪其他的气味来源如爆炸物或□□。

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轨迹球上的飞蛾
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飞蛾驾驶的小车

遥控昆虫

在众多制造遥控昆虫的尝试中,蟑螂君脱颖而出。你可以花150美刀买个“机器蟑螂套件”,安装在你家小强的背上,然后像操作遥控车一样,通过刺激触须迫使它陪你愉快地玩耍。意犹未尽的科学家们还可以在蟑螂神经中植入电极实现更高精度。

但有些科学家仍未满足,他们给大甲虫的腿部肌肉直接连上电线,用一系列电刺激控制其行走速度。下一步研究是分别独立地控制六条腿运动。

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机器蟑螂套件

磁力心控老鼠

与光遗传学类似,研究人员在老鼠神经元中引入了一种蛋白质,受到磁场时能激发一个神经脉冲。这些神经元与老鼠大脑的奖励中心相关。

这些带有所谓“磁力蛋白”的老鼠在有磁场的区域中停留的时间,远比正常老鼠多得多。研究人员还将“磁力蛋白”注射到斑马鱼幼体的控制逃避反应的神经元中。当受到磁场时,它们果然也表现出了逃避反应,把身体卷曲成了一团。

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磁场试验中的斑马鱼幼体,蜷曲成团。

羊脑接口

美国国防高级研究计划局(DARPA)开发了一种被称为“支架电极”的装置,由血管支架和电极组合而成。它被放入羊的颈部血管。研究人员引导“支架电极”从颈部进入到羊脑深处,植入在那里的血管中以实现对脑细胞的高保真度测量。羊们看起来很无辜,但DARPA的最终目标是应用到人身上,使人能以这种方式直接操控义肢。人体试验将于今年进行。

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支架电极

电子化植物

别以为只有动物惨遭科学家毒手,植物也有!2015年,瑞典研究人员在一株花园玫瑰的导管中填入导电聚合物,创造出了第一个“电子化植物”。他们的研究显示,这些导管能够传导电流,而叶片会随着电压变化轻微地改变颜色。

今年,研究人员更进一步地在植物体内制造了一个蓄能的超级电容器。两条贯穿植物导管的平行导线充当电极,夹在导线之间的植物材料充当电解质。研究人员表示,这种方法使得植物能够拥有自己的蓄能系统,用于驱动传感器和电机。

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电子化玫瑰

本文译自 SingularityHub,由译者 卤鸡爪子 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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