蘑菇如何影響你的機器人大腦

新型滾動、跳躍機器人透過真菌導航

Fanciful illustration of two mushrooms with a similar-looking robot standing between them, apparently communicating

托馬斯·福克斯

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肉質白色平菇下隱藏的真菌網路不僅能孕育出美味的開胃菜。它還可以作為靈敏的機器人感測器,幫助引導輪式機器人和柔軟的星形跳躍機器人。

當紫外線照射時,平菇的根狀菌絲會產生電壓尖峰。在一項發表於科學機器人的實驗中,研究人員利用這一過程引導在培養皿中生長的真菌菌絲,透過連線的電極啟用機器人的電機。

這些機器人加入了一個被稱為生物混合體的機器家族。到目前為止,成功的例子包括一種矽基水母,它利用心臟細胞在水中推進自身,以及一種由實驗室培養的骨骼肌驅動的雙足機器人。伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的生物混合研究員拉希德·巴希爾說,這些努力大多使用動物組織代替機械電機;這項新研究使用了截然不同的生物體的超能力,從而擴充套件了工程師的工具箱,他沒有參與這項新研究。


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康奈爾大學的工程師、資深研究作者羅伯特·F·謝潑德說,真菌維護成本低廉,並且擅長檢測細微的變化——不僅是光線,還有營養物質和氣體,如二氧化碳和氨氣。謝潑德夢想著將真菌驅動的機器人用於農業用途:例如,收穫成熟水果或向乾旱土壤新增氮的機器。他的團隊從光感應開始,進行了一個更簡單的概念驗證實驗。

將訊號轉化為滾動和海星形機器人的運動帶來了自身的挑戰。除了對光的電反應外,真菌在消化糖分時還會產生基線電流;對於這項研究,同樣在康奈爾大學的第一作者阿南德·庫馬爾·米什拉嘗試了最小化和利用這些額外資訊。在後一種情況下,機器人對所有訊號都有反應,但對紫外線引起的訊號反應更快,因為紫外線引起的訊號更大。米什拉想象,這種模型可能對需要在農業田中對氮缺乏區域做出停止、減速或改變方向反應的機器人很有用。

在未來的工作中,謝潑德和米什拉希望在整個機器人中培養真菌,以便裝置可以從各個方向感知光線或化學物質。如果以特定方式佈線,機器人也可以對這些區域性刺激做出反應:例如,真菌控制的水果採摘機可能會將多個手臂伸向不同成熟桃子的位置。科學家們還將研究真菌菌絲的壽命。

目前,謝潑德和米什拉很高興概念驗證實驗成功了。“我們真的不知道從哪裡開始,”米什拉解釋說,“因為這些機器人是同類首個。”該團隊花了三年時間設計出一個可以對紫外線做出驚嚇反應的機器人。第一次看到機械海星在桌子上飛奔時,謝潑德本人也感到非常“興奮”。

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