為深入探索海洋,科學家派出“機器人水母”做測試|硬科技

記者|佘曉晨

自由靈動的水母向來是人類探索海洋的“楷模”。一直以來,科學家們不斷研究水母,製造出各種仿生機器人,而最近,研究人員直接給水母配備了傳感器,想要製造出一種高效而成本較低的“機器人水母”。

據Scientific American報道,近日,斯坦福大學和加州理工學院的科學家團隊已將低功率微電子器件連接到水母下面,設計出一種“機器人水母”。這一想法旨在讓配備傳感器的水母來探索海洋的深處,取代並不高效的潛艇等設備。

根據發表在《Science Advances》上的一篇論文,科學家們在一項試驗中,利用微電子控制器產生的電震擊使水母遊得更快且更高效。他們給一個罐子中的六隻海月水母測試了該裝置,發現水母在控制器運行的時候,能以自然速度的三倍游泳。當控制器不運行的時候,水母保持了原來的游泳速度。

此外,論文的共同作者、斯坦福大學生物工程學博士候選人妮可·許(Nicole Xu)在一份聲明中說:“我們已經證明這些水母的運動能力比平時快得多,而且不需要花費過多的新陳代謝。” 她還認為,這表明水母具有更快、更有效但尚待開發的游泳能力。

科學家們首先用現成的零件構建了一個微電子“假體”或者說“游泳控制器”,然後用一個短木針將它固定在一個碟子大小的海月水母下方,當電子設備處於激活狀態時,假體會以規律的電子脈衝刺激水母的肌肉。為了將對動物的影響降到最低,研究人員將電子設備安裝在一個兩釐米寬的圓柱形外殼內,增加了軟木浮子和不鏽鋼砝碼,使系統保持中性浮力。

未參與此項研究的生態學家埃利奧特·哈森表示:“海洋數據在許多領域都非常有應用價值。”他認為,瞭解海洋中的一些模式可以幫助我們提高預報天氣的能力,同時,人類一直都在用測量到的海洋數據幫助指導海洋活動,比如告訴漁民他們可能遇到的物種的情況,從而減少副漁獲物。

科學家們深知海洋數據的巨大價值,也從未停止洞察海洋的奧秘,但至今為止,我們能夠窺見的僅是一小部分。那些已投入使用的昂貴工具(比如深度潛艇和水下無人機)也要克服大量的困難才能在海洋中前進。與此同時,諸如海月水母之類的生物早已遍佈整個海洋。

为深入探索海洋,科学家派出“机器人水母”做测试|硬科技

值得注意的是,把動物變成配備電子器件的“機器人”還需要考量道德方面的問題。但論文的首席作者、加州理工學院的機械工程師約翰·達比裡指出,水母缺乏大腦、中樞神經系統,以及痛覺感受器。儘管水母這一物種在壓力下會產生粘液,但研究人員稱,他們監測了受試的水母,未發現這種反應的跡象。達比裡認為,如果將水母機器人用作海洋監測器,它們可以過相對正常的生活。

無論怎樣,“機器人水母”或許可以改變我們探索海洋秘密的方式。達比裡認為,如果我們能夠找到一種方法來引導水母的方向併為它們配備傳感器,跟蹤海洋溫度、鹽度、氧氣水平等情況,一個真正的全球海洋網絡就可以被創建出來。而在這一網絡中,每個水母機器人只需花費幾美元的儀器測量費用,同時,它們自己會從已存在於海洋中的獵物那裡汲取能量。


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