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蘑菇也能控制機(jī)器人了?真菌與計算機(jī)組合機(jī)器人問世

發(fā)布時間:2024-09-06

一個形似海星的“五條腿機(jī)器人”在木地板上緩慢移動,神奇的是,這個機(jī)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(xué)研究人員成功開發(fā)出一種由真菌和計算機(jī)組成的“生物混合機(jī)器人”,這種機(jī)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(jī)器人?受光照產(chǎn)生電脈沖后讓機(jī)器人移動

杏鮑菇易于種植和維護(hù),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(jìn)行通訊的絲狀網(wǎng)絡(luò),并引導(dǎo)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(yīng)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。

圖片關(guān)鍵詞 

真菌“生物混合機(jī)器人” 圖源:美國康奈爾大學(xué)

菌絲體網(wǎng)絡(luò)連接到電極,其電脈沖可以與計算機(jī)接口通信。然后,計算機(jī)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(jī)器人的閥門和馬達(dá),告訴它們執(zhí)行何種命令,比如向前移動,向后移動。

計算機(jī)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(yùn)動功能,例如移動四肢。當(dāng)這種方式運(yùn)用到真菌—計算機(jī)接口中時,便可使菌絲體和機(jī)器人之間進(jìn)行通信。當(dāng)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(yīng),從而使機(jī)器人移動。

圖片關(guān)鍵詞 

顯微鏡下的菌絲體 圖源:網(wǎng)絡(luò)截圖

“蘑菇不喜歡光,它們生長在黑暗的地方!”康奈爾大學(xué)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(shí)不喜歡光,所以提供了強(qiáng)烈的信號。”通過在真菌—計算機(jī)接口上照射更多的紫外線,真菌響應(yīng)的電信號變得更強(qiáng),使機(jī)器人移動得更快。

生物混合機(jī)器人 一個新興的研究領(lǐng)域

據(jù)悉,“生物混合機(jī)器人”是一個新興的研究領(lǐng)域,它涉及將植物、動物和真菌細(xì)胞與合成材料相結(jié)合來制造機(jī)器人。然而,使用動物細(xì)胞的高昂成本及其帶來的倫理問題,以及植物細(xì)胞對于外部刺激反應(yīng)緩慢的特性,一直是該領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn),而真菌可能是解決這些難題的關(guān)鍵。

康奈爾大學(xué)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(yīng)對極端條件。真菌細(xì)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(jī)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(jī)器人。

在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域,這款真菌“生物混合機(jī)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(xué)污染物、毒藥或病原體時,較傳統(tǒng)合成機(jī)器人具有無可比擬的優(yōu)勢。此外,真菌頑強(qiáng)的生命力,比如能在極端咸水或嚴(yán)寒環(huán)境中生存,更賦予了這些機(jī)器人在極端環(huán)境下作業(yè)的獨(dú)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(jī)組合機(jī)器人的問世,也為構(gòu)建更加可持續(xù)的機(jī)器人開辟了新途徑。

(來源:封面新聞、IT之家)


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