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美國：成功開發(fā)出一種由真菌和計算機組成的“生物混合機器人”

發(fā)布時間：2024-09-05

來源：封面新聞

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近日，美國康奈爾大學研究人員成功開發(fā)出一種由真菌和計算機組成的“生物混合機器人”，這種機器人可將真菌的電信號轉化為數(shù)字指令。

杏鮑菇易于種植和維護，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，使它們之間形成能夠進行通訊的絲狀網(wǎng)絡，并引導其菌絲生長在充滿電極的3D打印支架上。相互連接的菌絲會響應環(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“生物混合機器人” 圖源：美國康奈爾大學

菌絲體網(wǎng)絡連接到電極，其電脈沖可以與計算機接口通信。然后，計算機將這些電脈沖轉換成數(shù)字命令，這些命令被發(fā)送到機器人的閥門和馬達，告訴它們執(zhí)行何種命令，比如向前移動，向后移動。

計算機將電脈沖轉換為命令的靈感來自動物神經(jīng)元的工作方式，就是將我們大腦的電脈沖轉換為運動功能，例如移動四肢。當這種方式運用到真菌—計算機接口中時，便可使菌絲體和機器人之間進行通信。當研究人員將外界光照射到菌絲體上時，菌絲體就會發(fā)出電脈沖并做出反應，從而使機器人移動。

“蘑菇不喜歡光，它們生長在黑暗的地方！”康奈爾大學工程師、這項研究的作者之一羅伯特·謝潑德說，“因為它們確實不喜歡光，所以提供了強烈的信號。”通過在真菌—計算機接口上照射更多的紫外線，真菌響應的電信號變得更強，使機器人移動得更快。

據(jù)悉，“生物混合機器人”是一個新興的研究領域，它涉及將植物、動物和真菌細胞與合成材料相結合來制造機器人。然而，使用動物細胞的高昂成本及其帶來的倫理問題，以及植物細胞對于外部刺激反應緩慢的特性，一直是該領域面臨的挑戰(zhàn)，而真菌可能是解決這些難題的關鍵。

康奈爾大學工程師、這項研究的另一位作者阿南德·米什拉表示，真菌可以應對極端條件。真菌細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器人在極端環(huán)境中的表現(xiàn)優(yōu)于動物或植物生物混合機器人。

在環(huán)境監(jiān)測領域，這款真菌“生物混合機器人”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農(nóng)田中的化學污染物、毒藥或病原體時，較傳統(tǒng)合成機器人具有無可比擬的優(yōu)勢。此外，真菌頑強的生命力，比如能在極端咸水或嚴寒環(huán)境中生存，更賦予了這些機器人在極端環(huán)境下作業(yè)的獨特能力，無論是探測輻射還是深入危險區(qū)域，都能游刃有余。（來源：封面新聞）