在一部电影中,一位医生通过某种能量激活了一个仅剩大脑的少女,并将其安装在一个机械身体中。这种科幻情节,如今正在全球顶尖实验室中以另一种方式真实发生。影片中的故事是完整大脑与机械躯体的结合,而科学家们则专注于更微小、更基础的生命单元。
两者之间有着共同的核心理念:能否用活的生物组织来驱动机器人?最近,《科学机器人》发表的一项研究给出了初步答案。来自美国伊利诺伊大学香槟分校和西北大学的研究团队,成功开发出一种光遗传调控的神经肌肉驱动生物混合爬行机器人,迈出了“湿件”控制机器的关键一步。
“湿件”是指具有生命特征的生物神经系统或细胞组织,因其含有水分而得名。它们具备自组织、自适应、低能耗等特性,不需要复杂编程即可处理信息并做出反应。这款机器人正是基于这一概念构建的。
它的结构由3D打印技术制成的PEGDA水凝胶支架构成,腿部设计具有“结构智能”,能够将微小的肌肉收缩转化为宏观运动。研究人员在支架上培育了经过改造的神经元和骨骼肌组织,二者之间形成了功能性连接,使神经信号可以顺畅传递。
控制这套系统的是一种无线供电的微型LED装置,通过特定波长的蓝光刺激神经元,实现远程、无创、精准的操控。这改变了传统机器人依赖代码控制的方式,让机器人操作的核心从软件转向了生物组织。
当这个系统被激活后,它展现出的行为远超传统机器逻辑。例如,即使光刺激停止,它仍能继续移动一段时间,表现出类似记忆的能力。此外,当光刺激频率增加时,它的动作反而变慢,这是生命系统特有的非线性响应。
这些行为展示了“涌现行为”的特点,即整体表现出了个体无法实现的复杂特性。同时,它在培养皿中保持了超过两周的功能活性,证明了其内在韧性。
相比传统机器人,这款生物混合机器人能耗更低,具备更好的柔韧性和相容性,未来可能具备更多类似生命的特性。这不是依靠编程实现的,而是源于生命物质本身的特质。
这项技术不仅是一次技术突破,更是一场认知上的转变。机器人不再只是冷冰冰的工具,而是开始拥有了生命的一些特征,比如记忆、任性、疲劳和坚持。
目前,生物混合机器人虽然还在实验室阶段,但产业生态已经开始建立。政策支持、资本投入以及产业链发展都在为其未来应用铺路。医疗和环境监测是其最具潜力的应用领域,能够解决传统机械难以克服的问题。
随着技术的发展,伦理问题也随之而来。当这些系统展现出学习能力和自主性时,我们不得不思考它们究竟是工具,还是新的生命形式。这一问题与基因编辑类似,但更为复杂。
科技的发展总是伴随着争议和规范。生物混合爬行机器人正处于这样的关键节点,未来可能带来深远影响。
尽管目前的技术还不能与电影中的形象相比,但它标志着我们开始学习与生命合作,利用神经系统的智慧来创造机器。这条充满未知的道路,既通向技术的未来,也重新定义着产业的格局。