“生物混合机器人”来了

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本文转自：解放军报
■华 娟 刘雪涛


前不久，一个长达18厘米的人类肌肉驱动的机械手，登上《科学·机器人》封面。这款机械手尺寸超过此前厘米级的生物混合机器人，可成功完成“剪刀手”等多关节复杂动作，标志着生物混合机器人从实验室概念验证向实际应用又迈出了一步。

生物混合机器人是什么？有什么优势？在哪些领域可能发挥作用？

生物混合机器人，简单来说，就是将活体生物组件与人工机械、电子器件等合成组件相结合，形成的自主或半自主智能系统。其中生物组件来源广泛，可以是单个心肌细胞、骨骼肌细胞，也可以是神经组织，甚至是完整的生物器官或完整的生物体。

其核心原理是基于生物组织的独特生理机制，如肌肉的自主收缩、神经组织的信号传导、昆虫触角的嗅觉感知、真菌对光的电响应等，通过电刺激、光遗传学调控、磁场控制或化学物质诱导等多种方式，精准激活生物—机械耦合系统的动态协同响应，从而实现超越传统机电系统的仿生运动性能。

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这种深度融合架构，催生出生物混合机器人的多项核心技术优势。

——微观尺度上的操控能力。生物混合机器人在微型化方面具有优势，可以实现微米级甚至纳米级的精准操控，并保持结构稳定性和功能完整性。这对于在狭小空间执行任务至关重要。无论是在医疗领域进行精准的微创手术，还是在危险环境中执行救援任务，甚至于在隐蔽的战场边缘执行侦察任务，生物混合机器人都能发挥独特优势。例如，新加坡南洋理工大学将马达加斯加发声蟑螂进行改造后，让其可以钻进废墟缝隙，搜寻伤员。

——低能耗与高效能量转换。生物混合机器人可利用心肌细胞、菌丝体等生物组织将化学能转化为机械能，构建自给自足的能量循环系统，避免传统电机与电池组复杂能量转换过程中的损耗。实验数据表明，心肌细胞驱动的生物混合机器人通过周期性收缩实现运动，其能量转换效率显著高于传统齿轮驱动系统。

——环境感知与动态响应能力。由于生物混合机器人融入了生物元素，可以更好地适应复杂多变的外界环境，还具有生物降解特性，对环境更友好。例如，杏鲍菇菌丝体与电极结合的机器人能够实时感知光照、温度变化，在极端盐度或低温环境中自主调整运动形态。

此外，生物混合机器人还可能具有自修复特性，在机器人受损时能自修复部分功能，大大提高使用寿命。

这些优势为生物混合机器人多元化应用场景的拓展提供了坚实基础。

生物混合机器人是一种融合了多种学科的前沿科技。它代表的不只是一项新技术，更是一种全新的思维方式——将生命的部分特质赋予机器人。在生物混合技术治理体系的规范下，这种新技术将会带来怎样的可能？让我们共同期待。

liqh

“生物混合机器人”来了，令人可怕

道幽亭静

心肌细胞驱动的生物混合机器人通过周期性收缩实现运动，不可思议啊。