生物与机器的交融——生物混合机器人

　 机器人范畴的研讨者们正测验将生物与机器进行融合。 　　在许多科幻著作中，都呈现过各式各样机器与血肉的结合体，如《战役天使》中那些运用钢铁改造本身的猎人，《机械战警》中将本身与机器相融合的差人，都是人类关于生物机器改造必定程度上的幻想。 　　不过，实际中，机器人范畴的研讨者们也在测验将生物与机器进行融合。他们既能够运用生物资料的某些特性，或许依照仿生学仿照自然界的生物，乃至是直接改造、操控生命为人类服务。这类研讨，统称为“生物混合机器人”（Biohybrid Robot）。
　　细胞们的角色扮演 　　“生物混合机器人”研讨中最常见到的方法，便是将生物资料直接安顿在机器中。现阶段，研讨者们主要是看中一些生物资料所能表现出的特别才干，例如会发光的细菌。 　　作为单细胞生物，发光细菌发光的原理是将化学信号改变会光学信号。运用这一特性，它们在许多方面都有着运用潜力，比方作为传感器来使机器在小尺度下，能够对特定的化学信号做出反响，然后到达勘探的意图。 　　卡内基梅隆大学的研讨者运用发光细菌来勘探到化学物质，再经过发光二极管激起这些细菌的荧光反响，使细菌发光。由于化学物质的浓度会影响光信号的强弱，光电勘探器就能记录下吧不同强弱的光信号然后将其传送到处理中心，再依据强弱判别出化学物质的浓度。 　　将这些发光细菌和配套设备整合到柔性机器手中，就能极大扩展这些机器手的功用——好像为机器手装置上了感触化学信号的“眼睛”。 　　仿生鸟带来更高的飞翔功率 　　除了对生物直接进行运用，仿生学也是一条重要的路途。 　　比起人类飞翔器的低功率飞翔，鸟类能够坚持高功率飞翔的重要原因之一，是它们的羽翼能够对本身形体进行灵敏、动态的调理，以习惯瞬息万变的气流环境。 　　经过对鸽子骨骼和羽翼的动力学研讨，斯坦福大学的学者发现了羽翼上不同茸毛之间的运动与和谐规则。他们运用了40根实在的茸毛，然后仿照鸽子骨骼设置了连杆结构，并经过4个微型电机对这些茸毛进行和谐操控。这种“真茸毛+电机”的生物混合机翼，能够像鸟类相同进行动态的调理，供给高功率的飞翔才干。
　　生物+机器的仿生机器手 　　不仅仅是飞翔，机器人的和谐运动一向都是研讨难点。比方，怎样让机器好像人类手指相同灵敏，便是个巨大的应战。 　　东京大学的研讨人员参阅了骨骼肌，将肌肉组织参加机器手，让机器具有细小尺度下愈加精确、安稳运动的才干。他们规划了一个带有关节的机械手，运用对称的骨骼肌进行驱动，使关节能够进行大视点的旋转。这跟你在拾取或放下东西时，手指肌肉的运动是共同的。经过这种规划，能够大幅度前进机器手的灵敏性。 　　完全由生物资料组成的机器人 　　就在本年，美国国家科学院院刊报导了来自美国塔夫茨大学的研讨成果：科学家们发明了一款活体机器人，名为“Xenobots”。 　　这款活体机器人完全由蟾蜍的细胞组成。精确来说，是两种蟾蜍细胞：一种是表皮细胞，弹性较弱，效果类似于机器人中的骨架；另一种是心肌细胞，能够进行弹性，能够充任驱动部件。 　　为了让活体机器人能够依照人们指定的方法移动，研讨团队运用了遗传算法。当想让机器人完结某种动作（比方：沿直线移动）时，遗传算法能够给出一套最优化的模型。依照这一优化模型，研讨者运用显微东西对蟾蜍细胞团进行加工，就得到能够做出“指定动作”的活体机器人。这些根据不同模型的细胞团尺度在1毫米左右，能够完结移动、推进物体、主动愈合等功用。 　　生命与机器的界限 　　技能飞速前进，生物与机器彼此融合，科幻电影中的场景好像离咱们也没那么悠远。无论是借由生物改善机器功能，仍是让机器向生物学习运动方法，生物混合机器人的研讨一向在暗示着这样的道理：只要益发了解生命，才干更好地发明机器。