工程學(xué)突破！仿生物細(xì)胞群體機(jī)器人問世

科技日?qǐng)?bào)北京3月20日電  英國(guó)《自然》雜志20日發(fā)表了一項(xiàng)工程學(xué)最新突破 ：美國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種能模擬生物細(xì)胞集體遷移的機(jī)器人，可實(shí)現(xiàn)移動(dòng) 、搬運(yùn)物體及向光刺激移動(dòng) 。該研究為開發(fā)具有預(yù)先確定性行為的大規(guī)模群體機(jī)器人系統(tǒng)提供了全新途徑 ，且比已誕生的傳統(tǒng)機(jī)器人和仿生系統(tǒng)具有更高的可擴(kuò)展性 。

　　經(jīng)過設(shè)計(jì)的模塊化或群機(jī)器人系統(tǒng) ，雖然可以模擬生物學(xué)行為 ，如自組裝 、修復(fù)和搬運(yùn) ，但大部分系統(tǒng)需要集中控制，或在設(shè)計(jì)上過于復(fù)雜而限制了系統(tǒng)的能力和可擴(kuò)展性 。

　　鑒于此 ，美國(guó)哥倫比亞大學(xué)科學(xué)家霍徳·利普森及其同事設(shè)計(jì)的一款極簡(jiǎn)系統(tǒng) ，可以減少這些限制 。這種機(jī)器人由簡(jiǎn)單的盤狀“粒子”組成，相比復(fù)雜的機(jī)器人，這些機(jī)器人的制造更為簡(jiǎn)單，也易于形成規(guī)模 。

　　單個(gè)機(jī)器人“粒子”并不能移動(dòng)，只能像相機(jī)光圈那樣伸縮；但當(dāng)它們松散聚集在一起后 ，程序就能讓它們對(duì)單梯度信號(hào)（如光線）作出響應(yīng) ，并按照偏移模式振蕩 ，集體朝著刺激源移動(dòng) 。

　　測(cè)試中 ，研究人員用25個(gè)物理機(jī)器人“粒子”展示了移動(dòng) 、搬運(yùn)物體以及向光刺激移動(dòng)的行為 ，并用10萬個(gè)“粒子”的模擬實(shí)驗(yàn)表明了該系統(tǒng)可擴(kuò)展性 。

　　此外 ，模擬預(yù)測(cè)在20%粒子失效的情況下 ，系統(tǒng)仍能繼續(xù)運(yùn)動(dòng) 。而在傳統(tǒng)機(jī)器人系統(tǒng)中，單個(gè)個(gè)體的缺失經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)失效 。德國(guó)馬克斯·普朗克智能系統(tǒng)研究所科學(xué)家評(píng)價(jià)認(rèn)為，這種全新機(jī)器人具有傳統(tǒng)機(jī)器人系統(tǒng)所沒有的可擴(kuò)展控制和魯棒性——這是一種抗干擾能力參數(shù) ，也是在異常和危險(xiǎn)情況下系統(tǒng)生存的關(guān)鍵。

　　總編輯圈點(diǎn)

　　地球上的生物都由細(xì)胞構(gòu)成 ，而細(xì)胞集體運(yùn)作能力的強(qiáng)悍與復(fù)雜，至今人們也不能說完全了解 ?？扇绻軌蛟谥悄茴I(lǐng)域模擬出一定程度的細(xì)胞組合運(yùn)動(dòng)，并能輕易擴(kuò)展 ，那么理論上便可以利用大規(guī)模機(jī)器人創(chuàng)造出無限的可能 。甚至 ，其中一個(gè)或幾個(gè)成員“喪失行動(dòng)能力”，都不會(huì)對(duì)整體效果有太大影響 ，這對(duì)以前的機(jī)器人系統(tǒng)幾乎是不可想象的 。

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