08.21 新物种?全球首只水陆两栖蜜蜂

曾经各大媒体和网络上疯狂流传着一段据称是爱因斯坦所说的话:“如果蜜蜂从地球上消失,人类将只能再存活4年。没有蜜蜂,没有授粉,没有植物,没有动物,也就没有人类。”

虽然这句话已经被证实并非出自爱因斯坦,蜜蜂灭绝会否造成人类危机也不得而知,但蜜蜂大量死亡的话还是会让人类感到不安。

新物种?全球首只水陆两栖蜜蜂

2006年,美国的研究人员首次发现蜜蜂数量骤减,成年的蜜蜂将蜂巢遗弃,一直飞行直到死亡。研究人员在比利时、法国、德国、荷兰等欧洲国家也发现了类似的现象。后来这种大批蜂巢内工蜂消失,蜂群生态崩解的现象被命名为“蜂群崩溃综合征”(Colony Collapse Disorder,简称CCD)。

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CCD的成因至今不明,有专家、学者提出导致CCD的因素可能有虫害、杀虫剂的使用、郊区城市化、气候变迁等等,但都尚未得到证明。

蜜蜂的死亡是否是一种新的自然现象?还是以前就存在但影响不明显的自然现象?这些都无从知晓,目前可以知道的是2006年至今,美国的野生蜜蜂几乎消失殆尽,美国宣称七种夏威夷蜜蜂已近濒危状态。

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“蜂群崩溃综合征”现象让科学家们萌生出了制造“机械蜜蜂”的想法,想以此代替蜜蜂来完成授粉,应对未来蜜蜂可能消亡的糟糕情况。2013年哈佛大学Wyss生物启发工程研究所制造了一款机器蜂RoboBee。

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(像真正的昆虫一样,随时从物体表面起飞)

RoboBee只有硬币大小,可以通过电脑控制在空中“飞行”,它设计的灵感来源于折纸和立体书。RoboBee主体由碳纤维、塑料薄膜、钛铜和陶瓷构成,使用激光进行切割,可由电脑组装压制成薄片,以方便大规模快速生产。投入应用时,这些薄片就可以像立体书一样弹起。

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RoboBee搭载了微型计算机、电池组和众多传感器,此外还拥有一对超薄的人造翅膀以及使用电场驱动的人造肌肉。这些超迷你的身体部件让它拥有了强大的性能。

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飞行时,每秒振翅120次,快到肉眼根本无法看清。此外,它的两只翅膀还可单独操控,具有可控的飞行性能和非常高的稳定性。

2013 年首次亮相,当时的 RoboBee 还只能起飞和飞行,无法完成更多的动作,电池续航、传感器等方面还有诸多难题亟待解决。

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6年过去了,这只小「蜜蜂」get 到了不少新技能,游泳、潜水、自行从水中飞出并在附近安全着陆。

为了让它“学会”游泳,哈佛大神们给它装备了气体收集器和电解板。当它接触到水面时,电解板会将水分解成氢气和氧气,再利用这种天然的气体燃料提供动力,将 RoboBee 送入水里。

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在水中 RoboBee完全可以自由活动。

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不过入水容易出水难,对人类来说,把手或其他身体部位抬离水面是一件非常容易的事情,但对昆虫来说这就是很大的挑战了,因为水的表面张力会阻碍它们从水中穿出。

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而RoboBee 重量仅 175 毫克(1 美分硬币重量的十四分之一),对这种尺寸的机器人来说,液体表面张力是它重量的 10 倍。

用哈佛大学工程学教授罗伯特伍德(Robert Wood)的话「来自液体表面张力的力量就像是一道不可穿透的墙壁」,为了解决这个问题,哈佛大学的研究人员为 RoboBee 配备了一个方形的中央气室,这个气室相当于一个小型可燃火箭,支撑它打破水面张力。

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具体的原理为,RoboBee 气室内的电解板会将水分解成氢气和氧气,然后混合在一起,使之易于燃烧。一旦氢氧化合物混合足够,内部微小的火花塞就会烧完。随后气体点燃,机器人就可以弹出水面。

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从水中射出后,RoboBee的「翅膀」可以控制自身的运动轨迹,在通过加装的一个电极(可持续提供电荷来保持吸力),安全着陆在茶杯附近或其他地方。

RoboBee处于栖息状态时需要的能量比飞行时要少 1000 倍,从另一方面来说也大大节省了电力消耗。

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尽管新型蜜蜂机器人已成为微型机器人领域的一大成就,但它还未达到完美的境界。由于重新设计的 RoboBee 尺寸有限,没有多余空间安装复杂的感测器,所以尽管它可以飞,也能在水面行走自如并自行破水而出,但目前还不能实行远程控制,也不能像真正的蜜蜂一样完成授粉。

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据悉,哈佛大学技术开发办公室已经为蜜蜂机器人申请了专利,目前正在探索商业化的契机。经过数十年的技术积累,很显然蜜蜂机器人会成为一个持续不断的项目,更高端的微型水陆两用机器人即将走入人们的生活,取代蜜蜂完成授粉只是时间问题。


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