科學(xué)家發(fā)明可探索海溝的軟體機(jī)器人

據(jù)外媒CNET報(bào)道，在我們海洋的深淵深處，有很多奇特的海洋生物。那里存在著奇異但美麗的噩夢(mèng)“燃料”。其中一些壯麗而可怕的生物已經(jīng)發(fā)展出了一種令人難以置信的抵抗深海的骨質(zhì)壓力。而科學(xué)家們已經(jīng)利用這些來自自然界的線索，制造了一種小型的軟體機(jī)器人，這種機(jī)器人可以到達(dá)海洋的最深處：馬里亞納海溝。這些類型的機(jī)器人有一天可能會(huì)改變我們監(jiān)測(cè)和清理海洋的方式。

在周三發(fā)表在《自然》雜志上的一項(xiàng)研究中，中國的一個(gè)工程師團(tuán)隊(duì)揭示了一種以鋰電池為動(dòng)力的軟體機(jī)器人，它可以在以前只有剛性、堅(jiān)固的潛水器才能到達(dá)的深度進(jìn)行探索。這款無束縛的機(jī)器人潛水器只有22厘米長(zhǎng)，有點(diǎn)像小蝠鲼，但它的設(shè)計(jì)其實(shí)是基于深海獅子魚，這是一種潛伏在海面下26000英尺的魚類。

為了實(shí)現(xiàn)深海潛水，研究人員利用了幫助獅子魚在深海中繁衍生息的兩個(gè)特點(diǎn)：它的 “不完全頭骨 ”和側(cè)鰭。

我們通常認(rèn)為頭骨是大腦和世界之間堅(jiān)硬、封閉的邊界，是骨骼中幾乎不可逾越的部分。蝸牛魚的頭蓋骨卻恰恰相反，它充滿了孔洞。這是魚對(duì)深海環(huán)境的必要適應(yīng)，因?yàn)楹Ｑ笞钌钐幍臄D壓會(huì)使封閉的頭蓋骨崩潰，骨頭的更好分布意味著更少的壓力。

研究人員將這一理念應(yīng)用于機(jī)器人內(nèi)的電子元件。他們將電子元件，如微控制單元（一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)）、電池和電壓放大器，彼此分開，并將設(shè)計(jì)進(jìn)行測(cè)試。在實(shí)驗(yàn)室里，壓力大大降低。

研究人員按照獅子魚的形狀建造了一個(gè)硅體，并建造了小側(cè)鰭，以實(shí)現(xiàn)游泳。鰭被連接到一個(gè)被稱為介電彈性體的裝置中，這是一種智能材料，當(dāng)施加電流時(shí)，它會(huì)收縮或膨脹。小電壓可以激發(fā)運(yùn)動(dòng)。在上面的視頻中，你可以看到機(jī)器人的表現(xiàn)。誠然，它并不是在水中飛馳：研究人員表示，在低于海平面70米的測(cè)試中，它能夠以幾乎每秒4厘米的速度移動(dòng)。

為了測(cè)試機(jī)器人在馬里亞納海溝中的性能，研究小組將其連接到一個(gè)“登陸器”上，該登陸器落到海面下約35000英尺的海底。研究人員還連接了一個(gè)記錄裝置，以監(jiān)測(cè)機(jī)器人的移動(dòng)成功率，但不允許它在海溝中自由游泳。它大約存活了45分鐘，幸運(yùn)的是，它沒有被永遠(yuǎn)留在海底。在計(jì)時(shí)器過期后，著陸器上的壓載物被釋放，機(jī)器人回到了海面。

新加坡國立大學(xué)機(jī)械工程師Cecilia Laschi和英國林肯大學(xué)機(jī)器人學(xué)家Marcello Calisti在《自然》雜志上撰寫的《新聞與觀點(diǎn)》附文稱，這項(xiàng)新研究不會(huì)很快看到軟體機(jī)器人涌入深海。新的機(jī)器人仍然有一些缺陷。研究人員說，其中之一是，它“無法承受可觀的擾動(dòng)”，因此 “很容易被水下水流沖走”。

不過，這項(xiàng)工作確實(shí)為機(jī)器探索和監(jiān)測(cè)海洋提供了一條新的途徑。Laschi和Calisti指出，軟體機(jī)器人或許能夠在不受損害的情況下執(zhí)行采集水下標(biāo)本等微妙程序，甚至在魚群中游動(dòng)時(shí)也不會(huì)受到干擾。
責(zé)編AJX