机器人将通过哪种类型的嗅觉传感器具备不可思议的功能呢
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,当一个气味触发时,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,即使是在其他各种不同的背景下。此外,他们还发现蝗虫可以被训练以辨认某种特定的气味,即使在复杂的情境下也能做到。
为什么要直接使用生物技术呢?Raman提出了这个问题:“即便是最先进的小型化化学传感器也有很多传感器。而另一方面,如果你观察昆虫天线——其化学传感器所在地,也有成千上百万个传感器以及各种类型。”为了监控昆虫的大脑神经活动进行自由探索和解码环境中的香氛,一项新的方法正在被开发。这需要低功耗电子元件用于数据收集、记录和传输。计算机科学与工程系教授Shantanu Chakrabartty将与Raman合作,以开发必要的一些组件。
此外,还计划通过遥控手段使用仿生机器人系统模拟蝗虫行为。在这个过程中,将会利用一种由生物兼容丝制成的电浆“纹身纸”,这将帮助引导蝂子朝向特定位置。此外,这种贴纸还可以收集邻近挥发性有机化合物样本,使得研究人员可以使用传统方法对化合物进行二次分析。
"在许多工程应用中,比如国土安全和医疗诊断,都仍然依赖狗鼻这样的先进感觉设备,但这些动物需要时间去学习,并且缺乏强大的译码程序从生物系统获取有关化学发送信息,对更广泛应用造成重大挑战。” Raman说,“我们希望这项研究能够开发并验证基于甲壳类昆介(如蚂蚱)之上的化学感觉途径,为爆炸物检测提供更多可能性。”
总结来说,本文描述了美国科学家如何借鉴自然界中的卓越例证——如甲壳类昆介(如蚂蚱)的超级嗅觉功能,以及他们如何致力于创造一款全新的仿生机械探测工具,以提高未来可能出现的人工智能产品对周围世界情景理解能力,从而实现更加精确、高效、可靠地执行任务,如爆炸物探测等重要任务。在整个文章里,我们不仅看到了科技创新背后的深远思考,更看到了一种结合人类智慧与自然界力量创造未来的可能性。这不仅体现了人类对技术不断追求完美的心理状态,也展示了我们怎样从自然界找到灵光点,用来改善我们的日常生活及提升我们技术产品的地位。在这样一个充满期待又充满挑战的时候,我们是否已经准备好迎接未来的变化呢?