研究人員正在開發受遠古魚類啟發的機器人，以研究約3.9億年前從水到陸地的轉變。透過複製已滅絕物種的解剖結構和運動，他們希望克服化石證據的局限性，並檢驗早期脊椎動物運動的理論。 這種方法旨在為步行的演化提供新的見解。

探索從水到陸的過渡

從水到陸地的轉變是地球歷史上最重要的里程碑之一。 今天，一個由機器人專家、古生物學家和生物學家組成的團隊正在利用機器人研究現代陸地動物的祖先是如何在大約3.9億年前實現從游泳到行走的轉變的。

劍橋大學的研究人員在今天（10月23日）發表在《科學機器人》（Science Robotics）上的一項研究中解釋了”古啟發機器人技術”如何為探索古代魚類的胸鰭和盆鰭如何進化到在陸地上承受重量提供了一個很有前景的方法。

第一作者、劍橋大學工程系的邁克爾-石田（Michael Ishida）博士說：”由於化石證據有限，我們對古代生命如何向陸地過渡的了解並不全面。古生物學家透過研究古代化石來尋找有關髖關節和骨盆關節結構的線索，但我們僅從化石中了解到的東西是有限的。時。

對生命的研究（古生物學和生物學）和對人工生命的研究（生物啟發機器人學和古生物啟發機器人學）提供了有關動物進化的互補知識。 資料來源：劍橋大學

石田是劍橋大學生物啟發機器人實驗室的成員，該實驗室由論文資深作者飯田文彌教授領導。 該團隊正在為各種應用開發節能機器人，靈感來自動物和人類高效的移動方式。

在人類前沿科學計畫（Human Frontier Science Program）的資助下，該團隊正在開發古生物啟發機器人，部分靈感來自現代的”步行魚”（如彈塗魚）和已滅絕魚類的化石。石田說：”在實驗室裡，我們無法讓活魚以不同的方式行走，當然也無法讓化石移動，因此我們使用機器人來模擬它們的解剖和行為。”

研究團隊正在製造古代魚類骨骼的機器人模擬體，並配有模仿肌肉和韌帶的機械關節。 一旦完成，研究小組將在這些機器人上進行實驗，以確定這些古代生物可能是如何移動的。

石田說：”我們想知道不同的行走方式需要多少能量，或哪種運動最有效率。這些數據有助於證實或質疑有關這些早期動物如何進化的現有理論。”

該領域最大的挑戰之一是缺乏全面的化石記錄。 地球歷史上這段時期的許多古代物種只能從部分骨骼中得知，因此很難重建它們的全部活動範圍。

石田說：”在某些情況下，我們只是在猜測某些骨骼是如何連接或運作的。這就是機器人如此有用的原因–它們幫助我們確認這些猜測，並提供新的證據來支持或反駁它們。

雖然機器人通常用於研究活體動物的運動，但很少有研究小組用它們來研究已滅絕的物種。石田說：”只有少數幾個研究小組在做這類工作。但我們認為這是天作之合–機器人可以讓我們深入了解遠古動物，而這是我們無法僅從化石或現代物種中獲得的。”

研究小組希望他們的工作能鼓勵其他研究人員探索機器人技術的潛力，以研究早已滅絕的動物的生物力學。石田說：「我們正試圖打通化石證據與現實世界力學之間的連結。在這一研究領域，電腦模型顯然是非常重要的，但由於機器人是與真實世界互動的，它們可以幫助我們檢驗關於這些生物如何移動的理論，甚至是它們為什麼以這種方式移動的理論。

該團隊目前正處於製造古生物機器人的早期階段，但他們希望在明年內取得一些成果。 研究人員說，他們希望他們的機器人模型不僅能加深對生物演化的理解，也能為工程師和其他領域的研究人員開闢新的合作途徑。

編譯自/ SciTechDaily