机器人将通过传感器大全拥有什么不可思议的功能呢
导语:美国科学家借助蝗虫的神奇嗅觉,开发出新一代仿生机器人感测系统,该系统能够在复杂环境中准确识别特定气味,从而应用于安全领域。这种仿生技术得到了美国海军研究室的大力支持。
圣刘易斯华盛顿大学的工程师团队通过研究蝗虫如何以极为简单的方式接收和处理感官信息,发现了气味激发脑部动态神经活动的机制。这使得蝗虫能够正确辨认特殊气味,即使是在其他气味共同存在的情况下。
该校生物医学工程副教授巴拉尼德哈兰·拉曼(Baranidharan Raman)领导了这一项目,并获得了75万美元的资金赞助。他指出,生物传感系统比其他同类工程更为复杂,因为它们包含负责嗅觉功能的化学传感器,这种原始本能存在于许多脊椎动物和无脊椎动物中。
“融合生物学解决方案可以用于非侵入式或化学检测等问题,而且其设计与运算原则是普遍可复制的。” 拉曼说,“因此,对基本嗅觉处理原理的理解对于启发生物学工程解决方案至关重要。”
多年来,拉曼及其团队一直在研究蝗虫大脑如何以简洁方式接收和处理感觉信号。他们发现当气味激活时,大脑中的动态神经活动允许蝗虫在混乱环境中辨认特定气味。在其他实验中,他们还训练了蝗虫以辨识某些气味,即使在背景噪音较高时也能准确地辨识出来。
“为什么不直接利用自然界提供的手段?” 拉曼提问。“即便是最先进的小型化化学传感器,也有成千上万个传感器以及各种类型。而昆虫天线上的化学传感器数量却达到了百万级别。”
为了监控昆虫探索并解码其周围环境中的香氛,研究人员计划监控它们的大脑活动。此外,他们还将开发低功耗电子元件来收集、记录和发送数据。计算机科学与工程系教授山塔努·查克拉巴蒂将与拉曼合作开发所需组件。
此外,团队还计划使用遥控技术,将蜕变成为样本收集仿生机器人的模拟设备。材料科学助理教授斯里坎瑟·辛格玛尼(Srikanth Singamaneni)将研发一种由生物兼容丝制成的人工皮肤纸,可以贴附到翅膀上,以产生微热引导飞行方向。此外,这种纳米纹身贴纸还可以用来采集附近挥发性有机化合物样本,以便进行二次分析。
“狗鼻子已经成为许多工程应用中的先进敏捷体验,如国土安全和医疗诊断。” 拉曼说:“然而,由于训练时间长且困难,以及缺乏有效编码程序,我们无法广泛应用这些动物带来的信息。”
面对挑战后,我们期望这项基于蝇子的化学检测途径能被证明并验证,同时进一步用于爆炸物检测等任务。