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科学家欲设计“机器人水母”

2020-02-07 16:15:02 来源: 界面新闻  作者: 佘晓晨
摘要:近日,斯坦福大学和加州理工学院的科学家团队已将低功率微电子器件连接到水母下面,设计出一种“机器人水母”。

  原标题:为深入探索海洋,科学家派出“机器人水母”做测试

  图片来源:Unsplash

  自由灵动的水母向来是人类探索海洋的“楷模”。一直以来,科学家们不断研究水母,制造出各种仿生机器人,而最近,研究人员直接给水母配备了传感器,想要制造出一种高效而成本较低的“机器人水母”。

  据Scientific American报道,近日,斯坦福大学和加州理工学院的科学家团队已将低功率微电子器件连接到水母下面,设计出一种“机器人水母”。这一想法旨在让配备传感器的水母来探索海洋的深处,取代并不高效的潜艇等设备。

  根据发表在《Science Advances》上的一篇论文,科学家们在一项试验中,利用微电子控制器产生的电震击使水母游得更快且更高效。他们给一个罐子中的六只海月水母测试了该装置,发现水母在控制器运行的时候,能以自然速度的三倍游泳。当控制器不运行的时候,水母保持了原来的游泳速度。

  此外,论文的共同作者、斯坦福大学生物工程学博士候选人妮可·许(Nicole Xu)在一份声明中说:“我们已经证明这些水母的运动能力比平时快得多,而且不需要花费过多的新陈代谢。” 她还认为,这表明水母具有更快、更有效但尚待开发的游泳能力。

  科学家们首先用现成的零件构建了一个微电子“假体”或者说“游泳控制器”,然后用一个短木针将它固定在一个碟子大小的海月水母下方,当电子设备处于激活状态时,假体会以规律的电子脉冲刺激水母的肌肉。为了将对动物的影响降到最低,研究人员将电子设备安装在一个两厘米宽的圆柱形外壳内,增加了软木浮子和不锈钢砝码,使系统保持中性浮力。

  未参与此项研究的生态学家埃利奥特·哈森表示:“海洋数据在许多领域都非常有应用价值。”他认为,了解海洋中的一些模式可以帮助我们提高预报天气的能力,同时,人类一直都在用测量到的海洋数据帮助指导海洋活动,比如告诉渔民他们可能遇到的物种的情况,从而减少副渔获物。

  科学家们深知海洋数据的巨大价值,也从未停止洞察海洋的奥秘,但至今为止,我们能够窥见的仅是一小部分。那些已投入使用的昂贵工具(比如深度潜艇和水下无人机)也要克服大量的困难才能在海洋中前进。与此同时,诸如海月水母之类的生物早已遍布整个海洋。

  值得注意的是,把动物变成配备电子器件的“机器人”还需要考量道德方面的问题。但论文的首席作者、加州理工学院的机械工程师约翰·达比里指出,水母缺乏大脑、中枢神经系统,以及痛觉感受器。尽管水母这一物种在压力下会产生粘液,但研究人员称,他们监测了受试的水母,未发现这种反应的迹象。达比里认为,如果将水母机器人用作海洋监测器,它们可以过相对正常的生活。

  无论怎样,“机器人水母”或许可以改变我们探索海洋秘密的方式。达比里认为,如果我们能够找到一种方法来引导水母的方向并为它们配备传感器,跟踪海洋温度、盐度、氧气水平等情况,一个真正的全球海洋网络就可以被创建出来。而在这一网络中,每个水母机器人只需花费几美元的仪器测量费用,同时,它们自己会从已存在于海洋中的猎物那里汲取能量。


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