新智元报道
一提蟑螂,谁不色变?
日本科学家还偏偏造出了「赛博」蟑螂...
就是它👇
改造后的蟑螂背上有一块极薄的太阳能电池,还有无线通信装置。
科学家所做这一切的目的是将半机械蟑螂用于环境监测、以及灾后救助等。
最新研究已于9月5日发表在「npj-柔性电子」期刊上。
论文地址:https://www.nature.com/articles/s41528-022-00207-2
「赛博」小强
蟑螂机器人并不是一个新想法。
早在2012年,北卡罗来纳州立大学的研究人员就对一种马达加斯加蟑螂进行实验。
科学家们将背包连接起来,并用电线连接到蟑螂腹部尾端的「尾须」,「尾须」有一左一右两个,这里有蟑螂的感觉神经。
此前已有研究表明,用电脉冲可以刺激蟑螂朝那个方向移动,从而使研究人员能够控制其运动。
2012年的实验结果表明,蟑螂可以被远程控制在轨道上行走。
然而,要想用这套装置控制蟑螂,就需要为背包供电。
虽然可以使用电池供电,但电池会没电,那时候,蟑螂机器人将消失得无影无踪。
那用充电站来为电池充电,行不行呢?
理论上当然可行,然而考虑到蟑螂机器人为了充电要来回跑,蟑螂机器人表示:我太难了!
而且也不利于蟑螂机器人执行紧急任务。
因此,最好的解决方案是用太阳能给电池充电。
这个解决方案,说来容易做来难。
这是因为,虽然人类已经找到了最佳的背包佩戴方式,但对于昆虫来说,它们高矮胖瘦各不相同,人类觉得合适,它们可不这么想。
例如,蟑螂腹部有分段特性,使其能够在面对凹凸不平的路况,扭曲自己或翻转自己。
如果你把一个粘性背包或充电电池拍在这个部位,就会限制蟑螂的运动,从而使其失去灵活运动的能力。
为了成功地将这些太阳能电池等设备集成到小小的蟑螂上,且不影响蟑螂的正常活动,研究团队需要开发一种特殊的背包、超薄的有机太阳能电池模块,以及一种粘附系统。
在福田健次郎的带领下,Riken团队对长约6厘米的马达加斯加蟑螂进行了实验。
Riken团队测试了许多薄电子薄膜,让他们的蟑螂进行了一系列实验,并观察蟑螂如何根据薄膜的厚度移动。
实验后,Riken团队决定使用比人类头发细17倍的模块。
他们使用专门设计的背包,该背包以蟑螂的身体为模型,将无线腿部控制模块和锂聚合物电池连接到昆虫的后背。
而专门研制的超薄有机太阳能电池组件,安装在腹部的背侧。
由于背包是用弹性聚合物3D打印的,因而能与蟑螂的弯曲表面完美贴合,使刚性电子设备能够稳定地安装在胸部一个多月,且不影响蟑螂的自由活动。
福田健次郎表示,「安装在蟑螂上的超薄有机太阳能电池组件,功率输出达到了17.2 mW的,比目前最先进的生物能量收集装置的功率输出大50倍以上」。
在一系列实验中,该团队展示了该系统如何通过无线系统根据需要引导蟑螂。
研究人员按下传输装置上的一个按钮,向蟑螂发出「右转」信号
就目前而言,研究团队得到了想要的结果。
未来城市救援全靠它
在一系列的实验中,研究人员演示了如何通过无线系统正确引导「赛博」蟑螂的走向。
目前来看,它们只能做到这些。
日本理研的柔性电子专家Kenjiro Fukuda表示,
「目前只有一个无线运动控制系统,因此让它进行城市救援等应用还是远远不够。而通过集成传感器和摄像头等其它所需设备,我们可以利用半机械昆虫用于此类目的。」
Fukuda指出,摄像头可能需要更多的电力,但有些传感器使用的电力很少,便可以集成到今天的系统中。
值得注意的是,超薄太阳能电池的设计可以应用在其他昆虫身上,甚至有可能造出一支由人类控制的昆虫机器人大军,其中甲虫和蝉便是潜在的候选者。
提起「赛博」机器人,前段时间,莱斯大学的科学家就研究出了「死灵蜘蛛」,能够抓取同类,简直让人皮发毛。
但最后,那些蜘蛛都死了,而这次试验中的蟑螂依然活着。
对蜘蛛进行实验对有些人来说听起像是一场噩梦,同时也面临着道德的谴责。
这不禁让人产生一个疑问,用蟑螂做机器人也会涉及伦理问题吗?
研究者表示,
我必须承认,当看到蟑螂向某个方向爬行的画面时,我感到一阵奇怪的……内疚感,或者类似的东西。我想知道这些爬行动物是否能够理解他们的腿是被违背自己意愿的,以及这个过程是否痛苦。
幸运的是,根据与昆虫有关的研究,蟑螂不会感到疼痛。
然而,近年来已经有一些研究着眼于昆虫可能经历的情绪状态,并讨论这种研究的伦理意义。
Undark杂志最近的一篇文章也讨论了昆虫疼痛的问题,并指出人们仍然缺乏对昆虫意识的理解。
那么,蟑螂究竟会不会痛呢?