科學家對普通水母進行機械改造,游泳速度提高三倍

水母是海洋中最有效的游泳者,儘管速度相當慢。斯坦福大學的研究人員通過在電機上貼上一個馬達,使水母的游泳速度提高了三倍,從而創造了一個以水母為“支架”的生物混合機器人。


科學家對普通水母進行機械改造,游泳速度提高三倍

改造後的水母


通過電刺激水母,可以使其移動更快

根據《科學進展》上發表的論文,水母生物機器人的能源效率是其他游泳機器人的10到1000倍。這項研究的兩名研究者是斯坦福大學的研究生和他的導師,希望他們的機器人可以用於海洋監測或水下采樣。

研究人員從加利福尼亞州的一個海洋水族館獲得了餐盤大小的水母,並將其移至大型人造鹽水缸中進行實驗。他們設計了一個帶有鋰聚合物電池,微處理器和一組電極的防水控制器,它們被嵌入到水母的肌肉組織中,就像心臟的起搏器一樣,但在這種情況下,看起來就像一個裝滿水的瓶蓋。通過電刺激水母,使其移動更快,控制器所生成電波形注入水母的肌肉中。


科學家對普通水母進行機械改造,游泳速度提高三倍


研究人員在預料到這項工作會受到倫理學上的反對,“水母”是無脊椎動物,沒有中樞神經系統,也沒有傷害感受系統。研究人員在實驗過程中採取了措施,以確保不會對水母的肌肉組織造成傷害。”

隨後進行了三項實驗性試驗:一項是在沒有附加控制器的情況下僅觀察水母的游泳;關閉控制器以查看其如何影響水母的運動;一項是控制器提供電刺激的方式。研究發現在沒有刺激的情況下添加控制器似乎對水母沒有太大影響。但是對於六個測試對象中最小的一個,在0.6 Hz的脈衝頻率的刺激下,其速度增加了近三倍,從每秒增加0.15到大約0.45左右距離。


科學家對普通水母進行機械改造,游泳速度提高三倍

水母為什麼不自己快速游泳呢?

研究人員推測,水母沒有如此快速地游泳,是因為沒有進化的壓力。

研究人員希望改善生物混合機器人的可控性,包括輸入不均勻的信號以改變水母鐘形狀來控制轉向。他們也希望進一步提高現有機械產品所帶來的能源效率問題。

至於實驗對象的水母的最終命運,研究人員發現,一旦取出電極,它們就能自行癒合。水母的生命力可謂十分頑強。

希望能夠通過生物融合技術,給人類帶來全新的能源,造福我們人類

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