受蘑菇电脉冲控制 康奈尔大学开发出生物混合机器人

盖世汽车讯 在制造一对新机器人时，康奈尔大学（Cornell）等机构的研究人员培育了一种真菌菌丝体组件。据外媒报道，通过利用菌丝体的固有电信号，研究人员发现了控制“生物混合”机器人的新方法，这种机器人对环境的反应可能比纯人造机器人更好。

（图片来源：康奈尔大学）

康奈尔大学工程学院机械和航空航天工程教授Rob Shepherd表示：“这项研究将利用真菌王国为机器人提供环境感知和命令信号，以提高它们的自主性。通过将菌丝体培养成机器人的电子设备，我们能够让生物混合机器感知和响应环境。在这种情况下，我们使用光作为输入，但未来这将与化学有关。例如，未来机器人有潜力感知行栽作物中的土壤化学成分，并决定何时添加更多肥料。这也许可以减轻农业的下游影响，如有害藻华。”

在设计未来机器人时，工程师们从动物界汲取了许多灵感，以模仿生物的运动方式、感知周围环境，甚至通过排汗来调节体内温度。一些机器人中融入了活体材料，例如肌肉组织中的细胞，但这些复杂的生物系统很难保持健康和功能性。毕竟，让机器人保持活力并不总是那么容易。

菌丝体是蘑菇的地下营养部分，具有很多优点。它们可以在恶劣的条件下生长，还能够感知化学和生物信号，并对多种输入做出反应。Mishra表示：“如果考虑综合系统，比如说各种无源传感器，人们只会将它用于一个用途。但生物系统能够对触摸做出反应，对光做出反应，对热做出反应，甚至对一些未知事物做出反应，比如信号。如果人们想制造未来机器人，它们会如何在意想不到的环境中工作呢？我们可以利用这些生物系统，当各种未知输入进入时，机器人能够做出反应。”

然而，找到一种方法将蘑菇和机器人结合起来，不仅仅需要技术知识和园艺技能。Mishra表示：“这需要机械工程、电子学、一些真菌学、一些神经生物学和某种信号处理方面的背景。这些领域结合在一起构建了这种系统。”Mishra与一系列跨学科研究人员合作，学习如何记录菌丝膜中类神经元离子通道所携带的电信号；如何培养干净的菌丝体培养物，因为当将电极插入真菌时，污染是相当大的挑战。

Mishra开发的系统包括一个电子接口，可以阻挡振动和电磁干扰，并实时准确地记录和处理菌丝体的电生理活动，还有一个受中枢模式发生器（一种神经回路）启发的控制器。从本质上讲，该系统读取原始电信号，对其进行处理，并识别菌丝体的节律性尖峰，然后将该信息转换为数字控制信号，并发送给机器人的执行器。

研究人员构建了两种生物混合机器人：一个是蜘蛛形状的软机器人，另一个是轮式机器人。这些机器人完成了三项实验。在第一个实验中，机器人分别行走和翻滚，以响应菌丝信号中的自然连续峰值。然后，研究人员用紫外线刺激机器人，使它们改变步态，从而展示菌丝体对环境做出反应的能力。在第三种情况下，研究人员能够完全覆盖菌丝体的原生信号。

这项研究的影响远远超出了机器人和真菌领域。Mishra表示：“这类项目不仅仅是为了控制机器人，而且涉及与生物系统建立真正的联系。因为一旦听到信号，人们也会明白发生了什么。也许这个信号来自于某种压力。所以人们看到了物理反应，因为我们看不到这些信号，而机器人正在将其可视化。”

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