機器人領(lǐng)域的研究者們正嘗試將生物與機器進行融合。
在很多科幻作品中，都出現(xiàn)過各種各樣機器與血肉的結(jié)合體，如《戰(zhàn)斗天使》中那些利用鋼鐵改造自身的獵人，《機械戰(zhàn)警》中將自身與機器相融合的警察，都是人類對于生物機器改造一定程度上的想象。
不過，現(xiàn)實中，機器人領(lǐng)域的研究者們也在嘗試將生物與機器進行融合。他們既可以利用生物材料的某些特性，或者依照仿生學模仿自然界的生物，甚至是直接改造、控制生命為人類服務(wù)。這類研究，統(tǒng)稱為“生物混合機器人”（Biohybrid Robot）。
細胞們的角色扮演
“生物混合機器人”研究中最常見到的方式，就是將生物材料直接安置在機器中。現(xiàn)階段，研究者們主要是看中一些生物材料所能表現(xiàn)出的特殊能力，例如會發(fā)光的細菌。
作為單細胞生物，發(fā)光細菌發(fā)光的原理是將化學信號轉(zhuǎn)變會光學信號。利用這一特性，它們在很多方面都有著應(yīng)用潛力，比如作為傳感器來使機器在小尺寸下，能夠?qū)μ囟ǖ幕瘜W信號做出反應(yīng)，從而達到探測的目的。
卡內(nèi)基梅隆大學的研究者利用發(fā)光細菌來探測到化學物質(zhì)，再通過發(fā)光二極管激發(fā)這些細菌的熒光反應(yīng)，使細菌發(fā)光。因為化學物質(zhì)的濃度會影響光信號的強弱，光電探測器就能記錄下吧不同強弱的光信號然后將其傳送到處理中心，再根據(jù)強弱判斷出化學物質(zhì)的濃度。
將這些發(fā)光細菌和配套裝置整合到柔性機器手中，就能極大擴展這些機器手的功能——如同為機器手安裝上了感受化學信號的“眼睛”。
仿生鳥帶來更高的飛行效率
除了對生物直接進行利用，仿生學也是一條重要的道路。
比起人類飛行器的低效率飛行，鳥類能夠保持高效率飛行的重要原因之一，是它們的羽翼可以對自身形體進行靈活、動態(tài)的調(diào)節(jié)，以適應(yīng)瞬息萬變的氣流環(huán)境。
通過對鴿子骨骼和羽翼的動力學研究，斯坦福大學的學者發(fā)現(xiàn)了羽翼上不同羽毛之間的運動與協(xié)調(diào)規(guī)律。他們使用了40根真實的羽毛，然后模仿鴿子骨骼設(shè)置了連桿結(jié)構(gòu)，并通過4個微型電機對這些羽毛進行協(xié)調(diào)控制。這種“真羽毛+電機”的生物混合機翼，能夠像鳥類一樣進行動態(tài)的調(diào)節(jié)，提供高效率的飛行能力。
生物+機器的仿生機器手
不僅僅是飛行，機器人的協(xié)調(diào)運動一直都是研究難點。比如，怎樣讓機器如同人類手指一樣靈活，就是個巨大的挑戰(zhàn)。
東京大學的研究人員參考了骨骼肌，將肌肉組織加入機器手，讓機器具有微小尺寸下更加精確、穩(wěn)定運動的能力。他們設(shè)計了一個帶有關(guān)節(jié)的機械手，利用對稱的骨骼肌進行驅(qū)動，使關(guān)節(jié)能夠進行大角度的旋轉(zhuǎn)。這跟你在拾取或放下東西時，手指肌肉的運動是一致的。通過這種設(shè)計，能夠大幅度提高機器手的靈活性。
完全由生物材料組成的機器人
就在今年，美國國家科學院院刊報道了來自美國塔夫茨大學的研究成果：科學家們創(chuàng)造了一款活體機器人，名為“Xenobots”。
這款活體機器人完全由蟾蜍的細胞組成。準確來說，是兩種蟾蜍細胞：一種是表皮細胞，彈性較弱，作用類似于機器人中的骨架；另一種是心肌細胞，能夠進行伸縮，可以充當驅(qū)動部件。
為了讓活體機器人可以按照人們指定的方式移動，研究團隊應(yīng)用了遺傳算法。當想讓機器人完成某種動作（比如：沿直線移動）時，遺傳算法可以給出一套最優(yōu)化的模型。按照這一優(yōu)化模型，研究者使用顯微工具對蟾蜍細胞團進行加工，就得到可以做出“指定動作”的活體機器人。這些基于不同模型的細胞團尺寸在1毫米左右，可以完成移動、推動物體、自動愈合等功能。
生命與機器的界線
技術(shù)飛速進步，生物與機器相互交融，科幻電影中的場景似乎離我們也沒那么遙遠。無論是借由生物改進機器性能，還是讓機器向生物學習運動方式，生物混合機器人的研究一直在暗示著這樣的道理：只有愈發(fā)理解生命，才能更好地創(chuàng)造機器。
