隨著現(xiàn)代生物和機器人技術(shù)的發(fā)展,人類已越來越傾向于通過基因改造和機械集成來增強自己的能力,比如利用外骨骼或替換病變的骨骼、器官,甚至在腦中植入電極,將大腦與電腦連接起來,增強自己的智力,這種人類與電腦和機械的混合被稱為生化人或半機械人(cyborg)。未來有一天,或許我們都會成為這樣的人類,畢竟生命只有一次,誰都不想放棄。
但現(xiàn)在,一種看似反向的整合,即配備了人體組織或活細(xì)胞的生化機器人或稱生物混合機器人(biohybrid),已在研究并制造出來,幫助我們完成更精細(xì)的工作,讓我們的身體保持健康。在一項新的研究中,一個由科學(xué)家和工程師組成的國際團(tuán)隊描述了生化機器人的現(xiàn)狀,這個領(lǐng)域正在進(jìn)入機器人“設(shè)計原理和構(gòu)成要素的深度革命”。
這項研究的領(lǐng)頭人是意大利比薩圣安娜高等研究學(xué)院生化機器人研究所的萊昂納多·里科迪,他認(rèn)為生化機器人可以被賦予肌肉和細(xì)胞,幫助它們執(zhí)行微妙的動作,并在微觀的尺度上,與細(xì)菌合作,將它們精準(zhǔn)運送到身體中需要的地方,殺死癌細(xì)胞或治愈傷口。
目前我們已經(jīng)制造了各式各樣越來越復(fù)雜的機器人,但最大的缺點就是缺乏細(xì)微的調(diào)節(jié)范圍和生物體那種能量效率,比如機器人很容易舉起重物或進(jìn)行精確切割,但它們很難把雞蛋干干凈凈地打進(jìn)碗里,或者安撫受到困擾的人。里科迪希望將生物體的元素融入機器人中,擁有活細(xì)胞的生化機器人將在這些方面有更好的表現(xiàn)。比如動物組織(如心肌或昆蟲肌肉)可以提高機器人動作的精確性和穩(wěn)定性,美國塔夫茨大學(xué)的一個小組已經(jīng)開發(fā)出蠕蟲狀的生化機器人,可以通過昆蟲肌肉細(xì)胞的收縮而移動。
機器人技術(shù)的另一個問題是電源,對微型機器人來說,往往供電裝置比機器人本身還大得多。生化機器人也可以克服這個障礙,加拿大蒙特利爾理工學(xué)院的團(tuán)隊利用外部磁鐵來引導(dǎo)一種趨磁細(xì)菌,讓它們沿著磁力線自然移動,將藥物運送到難以到達(dá)的癌細(xì)胞。
當(dāng)然,生化機器人還面臨壽命短和適應(yīng)溫度范圍小等限制,但它們正在從可能變?yōu)楝F(xiàn)實,或許未來的某一天,我們的生化人后代終將由生化機器人來治療和維護(hù)。
這篇論文發(fā)表在《科學(xué)機器人》雜志上。