參考消息網3月10日報道 據《日本經濟新聞》3月9日報道,身上裝有電子設備的“半機械昆蟲”有望在災區救援等領域大顯身手。日本和新加坡的研究團隊成功實現了對動物群體活動的控制,并引導它們到達特定目的地。而控制昆蟲的關鍵是,強調它們的本能并給予它們“自由”。
一支由20只馬達加斯加蟑螂組成的隊伍,背著“行李”、悠閑地走過沙盤中的一條崎嶇道路。每只蟑螂似乎都在隨心所欲地移動,但它們巧妙地避開了山脈、瓦礫等障礙物,準確抵達目的地,沒有一只掉隊。
這些蟑螂的背部裝有機械裝置,人類通過控制這些裝置誘導它們前往提前設定的目的地。
該裝置使用微弱的電流刺激蟑螂的左右觸角。這會讓蟑螂誤以為撞到了什么東西,然后就會朝相反的方向移動。當蟑螂停下來或放慢速度時,研究人員可以通過刺激臀部的感覺器官催促它們繼續前進。即使多次重復這種操作,仍能成功引導所有蟑螂到達目的地。
這看起來很容易,但要讓一群昆蟲行動一致聽指揮其實相當困難。在機器人群體控制研究領域,通過模仿候鳥的隊形驅動機器人是比較主流的方向。然而在應用到“半機械昆蟲”身上時就會發現,一旦昆蟲被障礙物絆倒就很難恢復原來的姿態。如果昆蟲進行的是群體行動,還可能擠作一團無法前進。為了精確地控制它們,需要準確確定每只昆蟲的位置,但這將增加設備的尺寸,并會使昆蟲的行動受限。
大阪大學教授若宮直紀表示:“實現這一目標的關鍵是,讓昆蟲能夠自覺地追隨人類的引導,就像跟團旅游時游客會自覺跟隨舉著小旗的導游移動一樣。”
首先,研究人員要在一群“半機械蟑螂”中確定一個領導者,然后控制這只領隊蟑螂,引導其前往目的地。在其他個體關注領導者動作的同時,只給與促使它們不要和其他成員走散的刺激,之后就任其自行活動。這種方式不僅減少了人為刺激的頻率,也減輕了昆蟲的負擔。
相關技術有望在災害發生后的搜救工作中大顯身手。“半機械昆蟲”可以在第一時間發現受困人員,并將其具體位置告知救援隊。如果昆蟲們都各自行動,可能會有漏掉的區域。但如果它們集體行動,可以提高搜索效率。給每個昆蟲個體安裝不同用途(比如測定位置或探測氣體泄漏)的傳感器,比給單個昆蟲安裝多個傳感器效率更高。新加坡南洋理工大學教授佐藤裕崇表示:“在災害救援活動中使用昆蟲將成為一個重要選項。”
雖然人類已開始讓小型機器人參與災害救援,但由于這些機器人以電池為動力來源,很難長時間工作。而且,它們在瓦礫較多、起伏不平的地面上很難行進。但昆蟲即使在垂直于地面的絕壁上也可以行走自如,抵達人類和機器人無法到達的區域。而且,只有傳感器需要電力,昆蟲本身不耗電。在完成戶外實驗后,研究人員將在2025年后開展實用場景測試。
目前,日本國內外都掀起了“半機械昆蟲”研究熱。澳大利亞昆士蘭大學的研究團隊將目光投向了黃粉蟲。黃粉蟲堅固的翅非常適合安裝機械設備,據說可負載10倍于體重的物體。
這項研究仍采用以電刺激操控昆蟲行進方向的方法。據信該技術還可以用于監測自然環境和開展生態普查。(編譯/劉林)
(審核:歐云海)