今天小編分享的科學經驗：全球首次！10只蟑螂背着小相機參與地震救援，歡迎閱讀。
對你的 " 強 " 好一點，它們真的會救命。
在緬甸遭遇強烈地震後，救災的隊伍裡了一支特殊的搜救小隊——10 只背着特制相機包的蟑螂。這是半機械蟑螂首次參與地震救援，而且，它們做得很不錯。
想象一下這個畫面，在被壓在地下的時候，在縫隙中出現了熟悉的雙馬尾…… ｜HTX
蟑螂也要當牛馬
這次參與救災的蟑螂是馬達加斯加發聲蟑螂（Gromphadorhina portentosa）。
馬達加斯加蟑螂雌蟲｜Wikipedia
和一般的蟑螂不一樣，它們沒有翅膀不會飛，而且會發出嘶嘶聲，是少數能主動發聲的昆蟲之一。這種嘶嘶聲不是靠口器或者聲帶發出的，而是通過快速收縮腹部肌肉，将空氣從氣門（昆蟲身體兩側的小孔）中猛烈排出，從而發出一種類似 " 嘶 " 的氣流聲。
馬島蟑螂體長大約 6 厘米，比你的中指稍微短一些。它們體型較大，主要吃蔬果，性格溫馴，常常被當成寵物來飼養——是的，有人養蟑螂當寵物。
雌性馬島發聲蟑螂的聲音｜Grinkod / Wikimdia Commons
每只參與救災的蟑螂都背着一個指甲蓋大小的背包，由此 " 更新 " 為半機械蟑螂，背包内置了紅外攝像頭和溫度傳感器，用于探測人體熱源。小小的蟑螂可以在狹小縫隙中行動，适合進入廢墟内部搜尋可能的幸存者。與傳統機器人相比，它們不需要外接電源，也有自主能動性。
蟑螂的行動是通過電極來實現的。工作人員通過微電信号來刺激蟑螂的神經和肌肉，引導它們前進的方向。當蟑螂深入廢墟時，它們背包中的紅外傳感器會持續檢測周圍的熱源信息。數據通過無線信号實時傳回地面的工程師終端，由工程師判斷是否可能存在生命迹象。此外，工程師還能基于蟑螂的活動路徑，對廢墟内部空間進行初步地圖構建，給後續工作提供參考。
HTX 工程師在看蟑螂小隊返回來的信号｜HTX
這些半機械蟑螂由新加坡内政科技局（HTX）、南洋理工大學與 Klass 工程公司聯合研發。雖然仍處于初步階段，但緬甸地震促使 HTX 決定将其提前實地應用。3 月 31 日，在一處相當于兩個足球場面積的倒塌醫院廢墟裡，蟑螂小隊首次登場。為了保證救災效果，工作人員首先派出搜救犬進行搜救；之後，蟑螂小隊再花了 45 分鍾來檢查這些縫隙。雖然最終沒有發現幸存者，但它們成功覆蓋了搜救犬和人類難以觸及的區網域。
工作人員表示，這些蟑螂狀态良好，僅靠胡蘿卜和水就能工作。
純機械蟑螂
除了讓真蟑螂幫人類打工，科學家也在嘗試直接模仿蟑螂的身體結構和行為機制，設計出完全由人工材料打造的 " 機器蟑螂 "。
在地震、爆炸等城市災難中，許多受困者可能被壓在廢墟縫隙之下。這些空間不僅狹小，而且充滿了碎石和異形障礙物，常規機器人難以進入，就算進入之後也容易受損。如何讓機器人像蟑螂一樣穿過極其狹小、復雜、不規則的縫隙空間，而且不會損壞或被卡住呢？
加州大學伯克利分校的研究者發現，蟑螂之所以能在廢墟縫隙中穿梭，得益于它的外骨骼。這種外骨骼由柔韌的幾丁質（chitin）交疊構成，外部雖堅硬，内部卻能像風琴一樣塌縮。研究顯示，蟑螂可以将身體壓縮至原始高度的四分之一以下，同時向兩側展開，擠入狹小縫隙。如果機器人也擁有蟑螂的這種極端壓縮能力和快速恢復的彈性，它們将有可能勝任在廢墟中搜索幸存者的工作。
擠壓蟑螂。蟑螂罅隙一分鍾後恢復了原型｜參考文獻 [ 8 ]
研究者基于這一生物機制，開發出一種具備柔性外殼和多足結構的 " 軟體機器人 "，能夠模仿蟑螂鑽入碎石瓦礫之間，完成對災後復雜地形的探索。
壓縮了 50% 仍能在縫隙中穿梭｜參考文獻 [ 8 ]
蟑螂給研究者帶來的靈感不止于此。約翰斯 · 霍普金斯大學的研究團隊則通過研究蟑螂，試圖解決機器人摔倒後如何自己爬起來的問題。對于大多數需要在雜亂環境中導航的機器人來說，它們要克服的主要難題是避開障礙物；但當障礙物避免不了、機器人仰面摔倒後，它該怎麼繼續前進呢？
為了找出答案，研究者觀察盤狀蟑螂（Blaberus discoidalis）是怎麼做的。這種蟑螂經常在落葉、草叢、岩石之間穿梭，時常跌倒。通過長時間的錄像，研究團隊發現盤狀蟑螂有兩種翻身策略：一是對稱展開雙翅，用力掀起身體恢復站立；二是非對稱展開單翅，滾動身體重新翻起。由此，研究人員為機器人設計了可控的雙翼外殼，而且兩只翅膀分别由兩台獨立電機驅動，使其既可以對稱發力翻身，又能單側滾動翻身。
非對稱展開單翅滾動翻身｜Chen Li
目前，純機械蟑螂已經在實驗室裡完成了很多工作，但還沒有在實際的搜救和監測中投入使用。
還有水母、蘑菇和精子
除了蟑螂，研究人員還致力于讓水母、蘑菇和精子們都來打工。
加州理工學院的研究人員通過在水母體内植入電子起搏器，改變它們的收縮頻率，從而控制它們的遊動速度。這樣他們可以用水母來采集海洋中的各種數據，比如溫度、鹽度和氧氣水平等等。
安上這個裝置方便以後可以攜帶傳感器或者其他電子設備｜Caltech
研究者介紹，每只水母的總成本只有約 20 美元，而用于研究的船只每天運行成本則超過 5 萬美元，因此雇傭水母采集員的成本低得多（何況人類根本不給水母付工資，還要它們自己覓食）。除此之外，這些水母還能在不打擾生态環境的前提下穿行于海洋深處。研究者希望，水母們未來能在氣候研究、海洋污染監測中承擔更大作用。
電子起搏器可以改變水母的移動速度｜Caltech
另一個離譜的機器人是由杏鮑菇驅動的。
去年，康奈爾大學的研究者開發出了一種用杏鮑菇控制的小型機器人。他們在機器人體内培養杏鮑菇的菌絲體，生長的菌絲能產生微弱的電信号，研究人員将這些信号轉換為可執行的數字指令，進而驅動機器人的馬達，實現行走、轉向等動作。有意思是的，菌絲對紫外線極為敏感，因此在不同光照強度下，機器人會自動改變速度或方向來逃避光源。
目前，該系統已成功驅動了兩種機器人：一種是軟體 " 海星形 " 機器人，另一種是有輪子的地面機器人，它們都能在實驗室環境中實現無外接電纜的自主運動。研究者認為，蘑菇機器人可以用來監測土壤環境。
杏鮑菇機器人陰暗爬行｜Robert Shepherd
杏鮑菇開車｜Robert Shepherd
更匪夷所思的出現了：精子機器人（spermbot）。
這是由德國的研究團隊開發的，試圖為男性不孕症提供解決方案。這種微型機器是一段金屬螺旋管，套在精子的尾巴上，幫助精子向卵子遊動。研究人員用磁場遠程控制這些微型機器人，在體外實驗中，這些機器人成功引導精子移動，并在精子與卵子結合後自動脫落。研究團隊認為，這項技術有潛力成為比試管嬰兒更簡單、更便宜的輔助生育方式。
由于精子具備天然的流體适應性和生物兼容性，一些研究者認為，精子機器人未來還可以用作體内藥物遞送、輔助生殖、靶向治療等。
精子機器人模拟癌症給藥過程｜American Chemical Society
生物混合機器人的發展，為工程與救援帶來了新的可能——它們縮短了工程的時間，降低了工作的成本；而在未來，可能真的會有人類因為蟑螂的搜索而獲救。
然而，這也引發了一些倫理問題的讨論。目前，大多數研究者都強調，生物混合機器人的控制過程不會對生物造成痛苦，而且實驗本身嚴格遵循倫理審查。但也有人認為，我們對于其他物種了解有限，這可能影響會目前的倫理判斷。
技術進步創造了前所未有的情境，讓我們進一步思考人與其他生命之間的界限：我們如何對待非人類的生命？純機械機器人的研發成本更高，但能避免生物倫理的争議，那我們在倫理争議與成本之間會如何選擇？
最近，美國食品藥品監督管理局（FDA）宣布，計劃逐步取消藥物的動物實驗要求，這意味着動物實驗将逐步減少和被替代。在人類生命的安全面前，這些争議或許顯得微不足道。但或許，只有當我們考慮這些問題時，飛馳的技術才不會駛向軌道之外。
參考文獻
[ 1 ] [ https://www.scmp.com/week-asia/health-environment/article/3305721/myanmar-earthquake-singapore-deploys-cyborg-cockroaches-rescue-efforts
[ 2 ] https://www.amherstexterminators.com/cockroaches-inspire-rescue-robot/
[ 3 ] https://engineering.jhu.edu/magazine/2017/05/behold-the-cockroach/
[ 4 ] https://www.cnn.com/science/australia-cyborg-beetles-cockroaches-hnk-spc/index.html
[ 5 ] https://www.caltech.edu/about/news/building-bionic-jellyfish-for-ocean-exploration
[ 6 ] https://www.cnn.com/2024/09/04/science/fungus-robot-mushroom-biohybrid/index.html
[ 7 ] https://www.sciencealert.com/new-spermbots-could-help-solve-infertility-by-acting-as-bionic-suits-for-sperm
[ 8 ] K. Jayaram, & R.J. Full, Cockroaches traverse crevices, crawl rapidly in confined spaces, and inspire a soft, legged robot, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 113 ( 8 ) E950-E957, https://doi.org/10.1073/pnas.1514591113 ( 2016 ) .
作者：黃線狹鳕
