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讓動物“屈服”于機(jī)器人

2015-09-10 00:21
奧秘 2015年10期
關(guān)鍵詞:菲利波爾魚群

蟑螂,晝伏夜出、喜陰避陽;跑得快,難消滅,繁殖能力超強(qiáng),一不留意它們就子孫滿堂了。對于這些討人厭的家伙,我們總是束手無策,因?yàn)槲覀兒茈y找到它們,但實(shí)際上它們卻無處不在!假如有一天蟑螂們不再畏畏縮縮,而是光明正大地集體來到陽光下向我們發(fā)起挑戰(zhàn),那么會怎么樣呢?科學(xué)家早已為此展開行動。

闖入蟑螂家族的“不速之客”

幾年前,一群美國蟑螂發(fā)現(xiàn),在它們的群體中突然出現(xiàn)了4個(gè)“陌生新成員”,蟑螂們很快接受了這些“陌生人”,并歡迎它們加入自己的大家庭中。然而,“陌生人們”可不甘心只做這個(gè)大家庭中的“普通人”,它們開始積極地影響并改變著這個(gè)群體的行為。蟑螂大家族也許永遠(yuǎn)也想不到,“陌生人”根本不是真正的蟑螂,甚至連昆蟲都不是,它們是長得很像蟑螂的微型移動機(jī)器人!

原來,蟑螂和螞蟻、蜜蜂一樣,都是社會性動物,會表現(xiàn)出一些集體性的行為。根據(jù)這一規(guī)律,科學(xué)家通過預(yù)先編寫好的設(shè)計(jì)程序,讓這些“機(jī)器人蟑螂”誘騙真正的蟑螂跟隨它們做出同樣的舉動,進(jìn)入平日里蟑螂們都不愿去的光明地帶。

研究人員們首先制造了一批從外觀到細(xì)節(jié)都足以以假亂真的“蟑螂機(jī)器人”。由于蟑螂是通過氣味來識別同伴的,因此,研究人員將如同火柴盒大小的“蟑螂機(jī)器人”包裹在被蟑螂體味素浸泡過的濾紙里,讓它們“聞上去”也和真正的蟑螂毫無二致。大功告成,現(xiàn)在,這群機(jī)械“陌生人”可以毫無障礙地與那些有血有肉的“同伴們”進(jìn)行社交啦!

接著,研究人員將十多只真正的蟑螂安排在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)場地里,兩個(gè)場地被一條路徑相連,其中一個(gè)場地光線充足,另一個(gè)則異常陰暗。一開始,幾乎所有蟑螂都選擇長時(shí)間呆在那個(gè)陰暗的場地,只有約四分之一的時(shí)間中,它們才會選擇到那個(gè)相對明亮的場地活動。接著,“蟑螂機(jī)器人”們神不知鬼不覺地混入了蟑螂群里,一步一步實(shí)施它們的“偉大計(jì)劃”。最終,這個(gè)被“蟑螂機(jī)器人”策反的群體,開始慢慢喜歡上那個(gè)明亮的場地,進(jìn)入其中的概率增加到了61%。

通過這一研究項(xiàng)目,科學(xué)家驗(yàn)證了一個(gè)看似異想天開的想法:機(jī)器人可以融入生物有機(jī)體社會,并和動物合并成一個(gè)“生物混合”社會,形成一個(gè)緊密結(jié)合的新群體,而人類則可以利用機(jī)器人來干涉和影響生物群體的自然行為。

維護(hù)水域生態(tài)環(huán)境,“機(jī)器魚”功不可沒

與制造陸地上的“蟑螂機(jī)器人”相比,制造水生動物的機(jī)器人顯然更有難度。紐約大學(xué)理工學(xué)院工程師莫里澤奧·波爾菲利設(shè)計(jì)制造了一系列魚類機(jī)器人,而他的目標(biāo),是用它們保護(hù)野生海洋生物。“所有這些技術(shù)的靈感都來自于大自然,但人們卻從來沒有將這些技術(shù)回饋?zhàn)匀唤绫旧怼!?莫里澤奧·波爾菲利說。

波爾菲利在2014年發(fā)表的一篇論文中表示,在過去的一個(gè)世紀(jì)里,美國某些地區(qū)的居民會有意識地將食蚊魚引到新的棲息地里,因?yàn)槭澄敏~有吞噬蚊子幼蟲的習(xí)性,居民們想以此來減少當(dāng)?shù)匚米拥臄?shù)量,甚至消滅蚊子。不過,食蚊魚除了喜歡吃小蚊子,也很愛吃兩棲動物和魚類的卵或幼仔,這對當(dāng)?shù)氐膬蓷珓游锖汪~類形成了巨大的威脅。且食蚊魚耐污染、適應(yīng)力強(qiáng)、繁殖能力高,被引入后將嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)氐奈锓N平衡。

不過,波爾菲利卻在食蚊魚的原產(chǎn)地找到了它們的天敵,一種與斑馬魚相似,長著黃色腦袋和藍(lán)、銀相間軀體的魚。波爾菲利以這種魚為模型,制造了“機(jī)器魚”,并將它們投入到食蚊魚泛濫的水域。結(jié)果,這些“機(jī)器魚”不僅嚇跑了食蚊魚,還忽悠來了斑馬魚!波爾菲利認(rèn)為,將來人們可以通過具備類似功能的機(jī)器動物,將某些具有強(qiáng)大破壞力的入侵物種,從深受其害的區(qū)域驅(qū)趕出去!

此外,科學(xué)家們還在設(shè)計(jì)開發(fā)一款能夠引導(dǎo)野生魚類遠(yuǎn)離威脅的機(jī)器人。波爾菲利通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)魚類機(jī)器人根據(jù)水的流速,統(tǒng)一以合適的頻率“擺尾”時(shí),相同種類的魚群會果斷選擇“跟著它們混”。這是因?yàn)楫?dāng)魚群跟在“機(jī)器魚”們后面游動時(shí),能夠獲得一種流體力學(xué)上的優(yōu)勢,游起來比平時(shí)要省力多了。因此,只要“機(jī)器魚”能夠以更高效的方式模仿魚類游動,那么它們就能成為野生魚群的領(lǐng)導(dǎo)者。這項(xiàng)研究將為野生魚群提供巨大的幫助,比如帶領(lǐng)它們逃離石油泄漏的區(qū)域。

與蜂共舞

動物機(jī)器人既然能夠“制霸”海和陸,空又怎能放過呢?

來自奧地利格拉茨大學(xué)的動物學(xué)家托馬斯·斯米切爾開發(fā)了一組“蜜蜂機(jī)器人”。這些仍處于試驗(yàn)階段的機(jī)器人,體態(tài)輕盈,可模仿蜜蜂的振動頻率,并能產(chǎn)生熱量和電磁場,而蜜蜂的行為恰恰受這些動態(tài)信息的影響。研究人員表示,通過“蜜蜂機(jī)器人”釋放出的信息,合理引導(dǎo),蜜蜂們將會跟隨它聚集在某個(gè)特定位置。斯米切爾說:“只要能夠做到這一點(diǎn),養(yǎng)蜂人將可以在蜂箱里安裝上這種機(jī)器人,并用它來引導(dǎo)蜜蜂增加外出授粉的次數(shù)?!?/p>

此外,科學(xué)家們還利用“蜜蜂機(jī)器人”操縱工蜂,使其更好地照料蜜蜂的幼蟲。我們都知道,由于負(fù)責(zé)保育的工蜂疏忽或其他原因,蜜蜂幼蟲總是存在一定的死亡率,但如果能夠利用“蜜蜂機(jī)器人”來控制保育工蜂的行為,讓它們更勤于照顧孩子,那么幼蟲的存活率就會大大提高,蜂群也將得到擴(kuò)大,而我們的糧食作物也就有了更多的授粉者,可謂一舉多得。

除了通過振動、熱量和電磁場的方式控制蜜蜂的行為外,來自德國柏林自由大學(xué)的研究人員還研制出一種能夠模仿并表演“搖擺舞”的機(jī)器蜜蜂?!皳u擺舞”是蜜蜂們引以為傲的祖?zhèn)鹘^技,它們通過與同伴共舞,交流食物來源等信息。因此,掌握了這一絕技的“舞蹈家蜜蜂機(jī)器人”只要稍微得到一些改進(jìn),便可引導(dǎo)真正的蜜蜂飛向某個(gè)特定位置。

小小動物機(jī)器人,卻在上演一幕幕自然界的“無間道”,代替人類實(shí)施一個(gè)又一個(gè)偉大的“策反計(jì)劃”,當(dāng)然,這些計(jì)劃都是有益的。將來,機(jī)器人真正與生物“結(jié)盟”的那一天,我們將可以更好地通過它們來防治害蟲、管理牲畜、保護(hù)瀕危物種、維護(hù)生態(tài)平衡……咱們的地球是否將因此而變得更加美好呢?讓我們拭目以待吧!

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