蘑菇也能控制机器人了？真菌与计算机组合机器人问世｜科技观察
2024-09-04
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封面新闻记者 车家竹
一个形似海星的“五条腿机器人”在木地板上缓慢移动，神奇的是，这个机器人不靠电池供电，也未接入电源，而是由蘑菇发出的信号控制。看似科幻电影中才会出现的场景，正在成为可能。
此前，据科技日报报道，美国康奈尔大学研究人员成功开发出一种由真菌和计算机组成的“生物混合机器人”。这种机器人能够将真菌的电信号转化为数字指令，相关论文发表在最新一期《科学机器人》杂志上。
真菌“生物混合机器人” 图源：美国康奈尔大学
蘑菇怎样控制机器人？
受光照产生电脉冲后让机器人移动
杏鲍菇易于种植和维护，比较适合用于机器人，于是研究人员首先从杏鲍菇中培育菌丝体，也就是将蘑菇的地下部分菌丝连接起来，使它们之间形成能够进行通讯的丝状网络，并引导其菌丝生长在充满电极的3D打印支架上。相互连接的菌丝会响应环境变化发出电脉冲，就像大脑中的神经元为了相互交流而发出的脉冲一样。
菌丝体网络连接到电极，其电脉冲可以与计算机接口通信。然后，计算机将这些电脉冲转换成数字命令，这些命令被发送到机器人的阀门和马达，告诉它们执行何种命令，比如向前移动，向后移动。
计算机将电脉冲转换为命令的灵感来自动物神经元的工作方式，即将我们大脑的电脉冲转换为运动功能，例如移动四肢。当这种方式运用到真菌—计算机接口中时，便可使菌丝体和机器人之间进行通信。当研究人员将外界光照射到菌丝体上时，菌丝体就会发出电脉冲并做出反应，从而使机器人移动。
“蘑菇不喜欢光，它们生长在黑暗的地方，”康奈尔大学工程师、这项研究的作者之一罗伯特·谢泼德 (Robert Shepherd) 说，“因为它们确实不喜欢光，所以这提供了强烈的信号。”通过在真菌—计算机接口上照射更多的紫外线，真菌响应的电信号变得更强，使机器人移动得更快。
显微镜下的菌丝体 图源：网络截图
生物混合机器人
一个新兴的研究领域
据悉，“生物混合机器人”是一个新兴的研究领域，它涉及将植物、动物和真菌细胞与合成材料相结合来制造机器人。然而，使用动物细胞的高昂成本及其带来的伦理问题，以及植物细胞对于外部刺激反应缓慢的特性，一直是该领域面临的挑战，而真菌可能是解决这些难题的关键。
康奈尔大学工程师、这项研究的另一位作者阿南德·米什拉 (Anand Mishra) 表示，真菌可以应对极端条件。真菌细胞可以在非常咸的水或极寒中生存，这可能使真菌生物混合机器人在极端环境中的表现优于动物或植物生物混合机器人。
在环境监测领域，这款真菌“生物混合机器人”更是展现出了非凡的潜力。其极高的环境敏感度使得它在检测农田中的化学污染物、毒药或病原体时，较传统合成机器人具有无可比拟的优势。此外，真菌顽强的生命力，比如能在极端咸水或严寒环境中生存，更赋予了这些机器人在极端环境下作业的独特能力，无论是探测辐射还是深入危险区域，都能游刃有余。
真菌和计算机组合机器人的问世，也为构建更加可持续的机器人开辟了新途径。
