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    美國(guó)：成功開(kāi)發(fā)出一種由真菌和計(jì)算機(jī)組成的“生物混合機(jī)器人”

    發(fā)布時(shí)間：2024-09-05

      來(lái)源：封面新聞

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    近日，美國(guó)康奈爾大學(xué)研究人員成功開(kāi)發(fā)出一種由真菌和計(jì)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(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字指令。
     
    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(lái)，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(zhǎng)在充滿電極的3D打印支架上。相互連接的菌絲會(huì)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。
    真菌“生物混合機(jī)器人” 圖源：美國(guó)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(jì)算機(jī)接口通信。然后，計(jì)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(mén)和馬達(dá)，告訴它們執(zhí)行何種命令，比如向前移動(dòng)，向后移動(dòng)。
     
    計(jì)算機(jī)將電脈沖轉(zhuǎn)換為命令的靈感來(lái)自動(dòng)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(dòng)功能，例如移動(dòng)四肢。當(dāng)這種方式運(yùn)用到真菌—計(jì)算機(jī)接口中時(shí)，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(shí)，菌絲體就會(huì)發(fā)出電脈沖并做出反應(yīng)，從而使機(jī)器人移動(dòng)。
     
    “蘑菇不喜歡光，它們生長(zhǎng)在黑暗的地方！”康奈爾大學(xué)工程師、這項(xiàng)研究的作者之一羅伯特·謝潑德說(shuō)，“因?yàn)樗鼈兇_實(shí)不喜歡光，所以提供了強(qiáng)烈的信號(hào)。”通過(guò)在真菌—計(jì)算機(jī)接口上照射更多的紫外線，真菌響應(yīng)的電信號(hào)變得更強(qiáng)，使機(jī)器人移動(dòng)得更快。
     
    據(jù)悉，“生物混合機(jī)器人”是一個(gè)新興的研究領(lǐng)域，它涉及將植物、動(dòng)物和真菌細(xì)胞與合成材料相結(jié)合來(lái)制造機(jī)器人。然而，使用動(dòng)物細(xì)胞的高昂成本及其帶來(lái)的倫理問(wèn)題，以及植物細(xì)胞對(duì)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(xiàng)研究的另一位作者阿南德·米什拉表示，真菌可以應(yīng)對(duì)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(dòng)物或植物生物混合機(jī)器人。
     
    在環(huán)境監(jiān)測(cè)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(cè)農(nóng)田中的化學(xué)污染物、毒藥或病原體時(shí)，較傳統(tǒng)合成機(jī)器人具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。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(wú)論是探測(cè)輻射還是深入危險(xiǎn)區(qū)域，都能游刃有余。（來(lái)源：封面新聞）

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