把昆蟲當成無人機,這讓人們更了解另一個世界

作者 | 發布日期 2015 年 03 月 29 日 0:00 | 分類 生物科技
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1960 年,在美國的兩位學者——Manfred E.Clynes 與 Nathan S.Klin,第一次把 Cyborg 這個概念引進了人們的視野,而這距今已經 75 年了。



這個概念的提出是為瞭解決未來人類在星際旅行中面臨的問題。人類脆弱的肌體顯然無法承受動輒上百光年的高速旅行,為了克服生理機能的不足,兩位學者提出可以向人類身體移植輔助的神經控制裝置,增強人類適應外部空間的生存能力。Cyborg 這個詞就是神經控制裝置(Cybernetic device)與有機體(organism)的混寫。

在下面這段影片裡,請仔細觀察飛行的那個昆蟲,它一會兒向左飛,一會兒向右飛,一會兒又漫無目的地穿過房間。如果不是特別觀察,你肯定不會發現它的飛行軌跡是人為操控的。遠程控制器是一個綁在甲蟲背上的微型背包,研究人員可以用電刺激甲蟲翅膀下的肌肉,精準控制它的飛行軌跡。

之前曾有研究人員開發了能控制爬行昆蟲的遙控設備,也是利用電刺激昆蟲的腿部肌肉,控制它們的行走路線。這套設備操作起來非常簡單,普通人也可以買來,在家裡找只蟑螂試玩一下。

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不過,控制飛行昆蟲的難度要比爬行昆蟲大得多。科學家首次實現這一功能是在 2009 年,當時,一支由工程師 Michel Maharbiz 領導的加州大學伯克利分校團隊,向人們展示了一隻遠程控制的甲蟲。他們利用電刺激控制甲蟲翅膀的震動,人為操控它上下起飛。但由於沒有足夠瞭解昆蟲的轉向肌肉結構,他們沒有實現昆蟲水平移動操控。

 

透過研究更了解昆蟲結構

如今,還是這批研究人員,他們在一項全新研究裡面發現了昆蟲的轉向肌肉,它就在翅膀下面,名叫:鞘翅目第三腋羽骨片。昆蟲學家認為,當昆蟲不在飛行時,這塊肌肉會幫助把翅膀收起來,最重要的是,這塊肌肉在飛行中發揮了極大作用,只有它可以控制轉向。此時你或許會想到一個可怕的場景:一大波綁著微型「背包」的昆蟲接管了我們的世界。當然,如果不去考慮那些邪惡的事情,這項技術非常有用,至少可以幫助我們更深入地瞭解昆蟲。

為了展示那塊肌肉是如何控制轉向的,研究人員抓到了一隻體型超過兩英吋長的巨大花甲蟲。他們在這只昆蟲身上搭載了一個微型控制器,一個無線接收器,以及一個無線信號發送器,這些設備的總重量只有一根迴紋針那麼重(昆蟲可以背負自身重的 20%,所以重量不是問題)。電極發射脈衝會注入到昆蟲的肌肉裡面,頻繁的電子脈衝會刺激轉向肌肉,讓翅膀更快速的揮舞。在上述影片中的第 25 秒,你會看到脈衝頻率不斷增加,從每秒 70 次達到每秒 90 次,刺激昆蟲轉向飛行。

影片中的昆蟲只能向左和向右飛,但是科學家們可以給它裝配上相應的設備,繼而控制它朝其他方向飛行。如果控制的更好,那麼這項技術的應用範圍將不再僅侷限在昆蟲研究上面,而是可以應用在搜索和救援等領域。想像一下,救災時在昆蟲身上搭載溫度傳感器,就可以監測到埋在瓦礫下倖存者的體溫,展開營救。

還有一些工程師也在開發同樣功能的機器人昆蟲,包括小型飛行昆蟲和爬行昆蟲。但是相比於真正的昆蟲,機器人昆蟲還是遜色很多。和昆蟲驚人的飛行能力相比,我們的技術還達不到那樣的水準。Cyborg 昆蟲有著巨大的潛力,但是可不要讓它落入到壞人手裡!

(本文由 雷鋒網 授權轉載) 

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