机器人将通过何种传感器的主要分类而拥抱不可思议的功能呢
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。圣刘易斯华盛顿大学的工程师团队通过研究蝗虫脑部如何处理感官信息,发现了气味激发的动态神经活动,这使得蝗虫能够在多种气味混合的情况下辨别特定的气味。
该项目由生物医学工程副教授Baranidharan Raman带领,并获得美国海军研究室75万美元的资金支持。Raman表示,生物感测系统比其他同类工程更为复杂,因为它们涉及化学感受器和原始本能,这些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来解决非侵入式或化学检测等问题,而且这种设计与运作原则随处可见,因此了解基本嗅觉处理原则对于生物启发的工程解决方案至关重要。"
多年来,Raman一直致力于研究蝗虫如何以简单方式接收并处理感觉信息。他和他的团队发现,当一个气味激活时,在脑部发生了一系列动态神经活动,这使得蝗虫能够正确地辨认出特殊的气味,即使是在其他气味共存的情况下。此外,他们还发现蝗虫可以被训练以辨认某个特定的气味,并且即便在复杂条件下也能准确识别。
Raman提到:“为什么不直接使用生物解决方案?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,而昆虫天线上的化学传感器数量也是如此。” 研究团队计划监控昆虫探索其环境中的不同香料时的大脑活动。这项工作需要低功率电子元件来收集、记录和传输数据。计算机科学与工程系教授Shantanu Chakrabartty将与Raman合作,以开发所需组件。
此外,研究团队还计划通过遥控方式使用模拟着样本采集仿生机器人系统。此举需要材料科学助理教授Srikanth Singamaneni设计一种电浆“纹身纸”,用于贴在蝗子的翅膀上,使其朝向特定位置移动,同时也可以收集周围挥发性有机化合物样本,以供后续分析。
"狗鼻子仍然是许多工程应用中的先进设备,如国土安全和医疗诊断,但训练这些动物及其缺乏强大的解码程序,对于更广泛应用是一个巨大挑战,”Raman说。“我们希望这项研究能够发展并验证基于蝇子的化学检测方法,并进一步用于爆炸物侦查。”
总之,将学习从自然界中借鉴到的模式引入到技术中,是实现高效、精确以及非侵入式情报获取的一种可能途径。在这个过程中,不仅仅是关于如何制造一个具有敏锐嗅觉能力的机械手段,更重要的是要理解这一过程背后的深层次生物学原理,以及它们如何指导我们创造新的智能技术工具。