加州理工學院研發出速度極快的生物雜交水母:一種半膠質半機械的生物
如果你想從深海中收集氣候變遷數據,為什麼不搭上反正都在海裡生活的生物的便車呢?正是這種想法促成了”生物雜交水母”的誕生。由約翰-達比里教授領導的加州理工學院(Caltech)團隊正在研發這種生物雜交水母。
約翰-達比里教授研究這種生物已經有一段時間了,他曾為我們帶來了一種受水母啟發的柔性泵、一種由心臟組織和矽膠組成的人造水母,以及一種能讓水母的游泳速度比正常快三倍的類似起搏器的裝置。
加州理工學院和史丹佛大學的科學家正在研究如何利用水母收集與氣候變遷有關的數據,如海洋深處的水溫、鹽度和含氧量。
研究中使用的生物雜交水母在垂直水槽中頭朝下游動的多次曝光照片
由於水母整天都會在水體中上下游動,因此為它們配備可在水面上回收的數據記錄感測器是很有意義的。這樣做比製造一個完全的機器人水母便宜得多,也容易得多。然而,一個問題在於水母游得太慢,無法發揮實際作用。
在這方面,”起搏器”幫了大忙。這個小裝置掛在水母的底部,可以產生電脈衝,從而提高水母用來推動自己前進的脈動速度。因此,它們的游泳速度從每秒約2 公分提高到6 公分(0.8 英寸到2.4 英寸),如果能更快就更好了。
有鑑於此,達比里和研究生西蒙-阿努甚切克(Simon Anuszczyk)製作了3D打印的”前體”,將其固定在水母身體的頂部。這些流線型裝置可以減少水動力阻力,它還具有中性浮力(因此不會導致水母自然下沉或上浮),同時還可以作為感測器和其他電子設備的外殼。
每隻生物雜交水母的硬體總成本約為20 美元
在一個具有垂直水流的垂直水槽中進行的測試發現,裝有起搏器和前體的水母的遊動速度比攜帶相同重量負荷的天然水母快4.5倍。
科學家現在正在開發抗壓電子設備,他們也希望讓生物雜交水母可以遙控轉向–這樣它們就能做更多的事情,而不僅僅是直上直下。是的,整件事聽起來確實有點嚇人,但達比里相信他已經解決了這個問題。
「水母是最原始的海洋探險家,它們能到達海洋最深的角落,在熱帶或極地水域也能生存,」他說。”由於它們沒有大腦,也沒有感知疼痛的能力,因此我們能夠與生物倫理學家合作,以符合倫理原則的方式開發這種生物雜交機器人應用”。
有關這項研究的論文最近發表在《生物啟發與生物仿生學》(Bioinspiration & Biomimetics)雜誌上。您可以在以下影片中看到仿生啫咖哩的動作: