蘑菇赋予机械生命:工程师创造疾速奔跑的机器人奇迹!

当蘑菇的巨大菌丝网络闪烁,并产生与人类大脑细胞电化学反应类似的现象时,无人知晓蘑菇是否在梦境中徘徊。

然而,若给予这冲动之网短暂的自由,它会引领我们走向何方呢?

一组来自美国康奈尔大学和意大利佛罗伦萨大学的跨学科研究小组采取了一些行动来寻求答案,他们利用了一种可食用的蘑菇:杏鲍菇(亦作皇子菇)的培养物,并将其固定在能在平坦表面上晃动和滚动的车辆上。

经过一系列的实验,研究人员发现可以借助蘑菇的电生理活动来将环境线索转化为指令,进而用于驱动机械设备的运动。

康奈尔大学材料科学家、高级研究员罗伯·谢泼德表示:“通过把菌丝体植入到机器人的电子元件中,我们能让这种生物混合机器感知环境并对环境作出反应。”

利用机器粉碎肉并非新事物。进化已经经历了数亿年的时间对有机机器进行微调,所以我们自然会转向生物学以寻找捷径,希望创造出能够感知、思考并按照我们的意愿移动的强大设备。

令人惊讶的是,真菌王国是一个尚未被控制论技术开发的金矿。霉菌和蘑菇培养容易,要求相对较低,且在许多其他生物难以生存的地方也能存活下来。它们可以为工程师提供各种强大的生命成分,以满足几乎所有的感官甚至计算需求。

精细的真菌丝线网络通常隐藏于视线之外,当它们在土壤中搜寻资源时,它们会对周围环境的变化做出反应。许多物种甚至拥有类似于我们自身神经反应的跨膜活动,为研究人员窃听它们秘密对话提供了一个潜在途径。

通过运用基于杏鲍菇菌丝体细胞外电生理的算法,并将输出输入到微控制器单元,研究人员利用刺激(在此案例中为紫外线)引发的活动尖峰,来切换两种不同类型移动设备的机械响应。

在对照实验中,研究团队运用了真菌培养的信号来控制一个五肢软机器人以及一辆四轮无系带车的运动。

他们能够影响并超越由真菌产生的“自然”冲动,展示了利用系统的感知能力实现最终目标的能力。

康奈尔大学的生物机器人学家阿南德·米什拉指出:“这类项目不仅仅是关于控制机器人。”

“它还关乎创造与生命系统的真实联系。一旦你接收到信号,你就会明了其中的含义。也许这个信号源于某种压力。所以你看到的是身体的反应,因为这些信号我们无法直接看见,但是机器人正在将其可视化。”

尽管“蘑菇”看似笨拙,但这一系统真正的价值或许终将在更简单的机械设置中得以体现,这些机械设置能够解释环境线索的复杂变化,从而向土壤环境中输送精确数量的养分或农药,或自动调整对污染物水平上升的反应,甚至是对我们身体变化的响应。

我们才刚开始理解蕴藏在蘑菇低语中的深层次智慧。若有机会,它们甚至有一天会向我们揭示其梦想。

此研究成果已发表在《科学机器人》杂志上。

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