工程师给蘑菇一个机器人身体,让它肆意奔跑
没有人知道沉睡的蘑菇在巨大的菌丝网络闪烁和跳动时梦见什么电化学反应类似于我们自己的脑细胞。
但是,如果有机会,如果给予片刻的自由,这个冲动之网会做什么?
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团队采取措施找出答案,将食用蘑菇物种的培养杏鲍菇(也称为 King Oyster Mushroom)控制着一对车辆,这些车辆可以在平坦的表面上抽搐和滚动。
通过一系列实验,研究人员表明,可以利用蘑菇的电生理活性作为将环境线索转化为指令的手段,而指令又可以用来驱动机械装置的运动。
“通过将菌丝体培养到机器人的电子设备中,我们能够让生物混合机器感知环境并做出反应,”说康奈尔大学材料科学家高级研究员 Rob Shepherd。
融合肉用机器这并不是什么新鲜事。演化已经有数亿年为了微调有机机器,因此我们很自然地会求助于生物学,寻找制造能够感知、思考和移动的强大设备的捷径。
令人惊讶的是,Fungi 王国是一座尚未开发的金矿控制论技术.霉菌和蘑菇易于培养,要求相对简单,并且倾向于在许多其他生物体难以生存的地方生存,可以为工程师提供各种强大的生命成分,以满足几乎所有感官甚至计算需求。
细小的真菌线网络通常隐藏在视线之外,它们在土壤中穿梭寻找资源时会对周围环境的变化做出反应。许多物种甚至因跨膜活性而噼啪作响类似于我们自己的神经反应,为研究人员提供了一种窃听他们秘密对话的潜在手段。
通过应用基于细胞外电生理学的算法P. eryngii 杏鲍菌丝体并将输出馈送到微控制器单元中,研究人员使用刺激(在本例中为紫外线)触发的活动峰值来切换两种不同类型移动设备中的机械响应。
在对照实验中,该团队使用来自真菌培养物的信号来控制五肢软机器人和四轮无系绳车辆的运动。
他们能够影响和克服真菌产生的“自然”冲动,展示了利用系统的感官能力来实现最终目标的能力。
“这种项目不仅仅是控制一个机器人,”说康奈尔大学生物机器人学家 Anand Mishra。
“这也是关于与生命系统建立真正的联系。因为一旦你听到信号,你也会明白发生了什么。也许这个信号来自某种压力。所以你会看到物理反应,因为这些信号我们无法可视化,但机器人正在进行可视化。
尽管“roboshroom”看起来很笨拙,但该系统的真正价值有一天可能会在更简单的机械设置中实现。环境线索的复杂变化向土壤环境提供精确数量的养分或杀虫剂,或自动调整对污染物水平上升的反应,甚至对我们自己身体的变化做出反应。
蘑菇的低语中蕴含着更深层次的智慧,我们才刚刚开始了解。如果有机会,他们甚至有一天可能会告诉我们他们正在梦想什么。
这项研究发表在科学机器人.