工程師給蘑菇一個(gè)機(jī)器人身體,讓它肆意奔跑
沒(méi)有人知道沉睡的蘑菇在巨大的菌絲網(wǎng)絡(luò)閃爍和跳動(dòng)時(shí)夢(mèng)見(jiàn)什么電化學(xué)反應(yīng)類(lèi)似于我們自己的腦細(xì)胞。
但是,如果有機(jī)會(huì),如果給予片刻的自由,這個(gè)沖動(dòng)之網(wǎng)會(huì)做什么?
來(lái)自美國(guó)康奈爾大學(xué)和意大利佛羅倫薩大學(xué)的跨學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)采取措施找出答案,將食用蘑菇物種的培養(yǎng)杏鮑菇(也稱(chēng)為 King Oyster Mushroom)控制著一對(duì)車(chē)輛,這些車(chē)輛可以在平坦的表面上抽搐和滾動(dòng)。
通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn),研究人員表明,可以利用蘑菇的電生理活性作為將環(huán)境線索轉(zhuǎn)化為指令的手段,而指令又可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)。
“通過(guò)將菌絲體培養(yǎng)到機(jī)器人的電子設(shè)備中,我們能夠讓生物混合機(jī)器感知環(huán)境并做出反應(yīng),”說(shuō)康奈爾大學(xué)材料科學(xué)家高級(jí)研究員 Rob Shepherd。
融合肉用機(jī)器這并不是什么新鮮事。演化已經(jīng)有數(shù)億年為了微調(diào)有機(jī)機(jī)器,因此我們很自然地會(huì)求助于生物學(xué),尋找制造能夠感知、思考和移動(dòng)的強(qiáng)大設(shè)備的捷徑。
令人驚訝的是,F(xiàn)ungi 王國(guó)是一座尚未開(kāi)發(fā)的金礦控制論技術(shù).霉菌和蘑菇易于培養(yǎng),要求相對(duì)簡(jiǎn)單,并且傾向于在許多其他生物體難以生存的地方生存,可以為工程師提供各種強(qiáng)大的生命成分,以滿足幾乎所有感官甚至計(jì)算需求。
細(xì)小的真菌線網(wǎng)絡(luò)通常隱藏在視線之外,它們?cè)谕寥乐写┧髮ふ屹Y源時(shí)會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境的變化做出反應(yīng)。許多物種甚至因跨膜活性而噼啪作響類(lèi)似于我們自己的神經(jīng)反應(yīng),為研究人員提供了一種竊聽(tīng)他們秘密對(duì)話的潛在手段。
通過(guò)應(yīng)用基于細(xì)胞外電生理學(xué)的算法P. eryngii 杏鮑菌絲體并將輸出饋送到微控制器單元中,研究人員使用刺激(在本例中為紫外線)觸發(fā)的活動(dòng)峰值來(lái)切換兩種不同類(lèi)型移動(dòng)設(shè)備中的機(jī)械響應(yīng)。
在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中,該團(tuán)隊(duì)使用來(lái)自真菌培養(yǎng)物的信號(hào)來(lái)控制五肢軟機(jī)器人和四輪無(wú)系繩車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)。
他們能夠影響和克服真菌產(chǎn)生的“自然”沖動(dòng),展示了利用系統(tǒng)的感官能力來(lái)實(shí)現(xiàn)最終目標(biāo)的能力。
“這種項(xiàng)目不僅僅是控制一個(gè)機(jī)器人,”說(shuō)康奈爾大學(xué)生物機(jī)器人學(xué)家 Anand Mishra。
“這也是關(guān)于與生命系統(tǒng)建立真正的聯(lián)系。因?yàn)橐坏┠懵?tīng)到信號(hào),你也會(huì)明白發(fā)生了什么。也許這個(gè)信號(hào)來(lái)自某種壓力。所以你會(huì)看到物理反應(yīng),因?yàn)檫@些信號(hào)我們無(wú)法可視化,但機(jī)器人正在進(jìn)行可視化。
盡管“roboshroom”看起來(lái)很笨拙,但該系統(tǒng)的真正價(jià)值有一天可能會(huì)在更簡(jiǎn)單的機(jī)械設(shè)置中實(shí)現(xiàn)。環(huán)境線索的復(fù)雜變化向土壤環(huán)境提供精確數(shù)量的養(yǎng)分或殺蟲(chóng)劑,或自動(dòng)調(diào)整對(duì)污染物水平上升的反應(yīng),甚至對(duì)我們自己身體的變化做出反應(yīng)。
蘑菇的低語(yǔ)中蘊(yùn)含著更深層次的智慧,我們才剛剛開(kāi)始了解。如果有機(jī)會(huì),他們甚至有一天可能會(huì)告訴我們他們正在夢(mèng)想什么。
這項(xiàng)研究發(fā)表在科學(xué)機(jī)器人.
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