若何應對硬體機械人的平安風險？

　　全球的工程師們，愈來愈偏向于讓機械人更柔嫩、服從的設計計劃——表面不再是堅固的機械，而更接近于“身輕體柔易推倒”的小植物。關于馬達如許的傳統驅動器，這意味著應用天然“空氣肌肉”或是在傳動體系參加彈簧構造。

德國 Festo ：空氣肌肉機械人概念圖

　　又好比凱斯西儲年夜學的 Whegs 機械人，它馬達和足輪之間有一個彈簧裝配。撞到人時，彈簧能接收一部門能量，下降人身損害。見下圖：

　　Roomba 掃地機械人是另外一個例子，它的保險杠由彈簧承載，不會損壞撞到的器械（相似汽車的翼子板）。

　　Roomba 保險杠的彈簧承載裝配

　　然則一個成長中的研討范疇決議另辟門路，研討人員們經由過程把機械人技巧和生物組織工程聯合，開端用活的肌肉組織、細胞制作機械人。經由過程光、電安慰讓細胞壓縮，研討人員能掌握機械人肢體的曲折，使它們作出劃水、匍匐等舉措。如許制作出來的生物機械人身形柔嫩，跟植物很相似。關于在人的身旁任務，這類機械人明顯更平安。并且，比擬傳統機械人，它們對情況的損壞更小。別的，生物機械人重要應用養分來彌補能量，不須要年夜型電池組。這使它們比硬體機械人更輕。

　　鈦板上的生物機械人

　　若何開辟生物機械人？

　　研討人員經由過程滋生細胞來制作生物機械人。普通他們會選用雞、老鼠的心肌或許骨骼肌，在對活細胞無毒反作用的支架長進行增殖。假如基板材質是高份子聚合物（polymer），制作出來的就是生物分解機械人——自然資料和天然資料的混雜體。

　　然則，假如把細胞組織直接放置到模制骨架上，會形成前者在各個偏向的“蠻橫發展”。這意味著，用電安慰讓它們舉措時，細胞組織的壓縮力氣會平均運用于各個偏向——基本沒法準確掌握，并且效力低下。

　　為了更好掌握細胞的力氣，研討人員乞助于細胞圖案化技巧（micropatterning）。他們用細胞愛好攀援其上的材質，把微標準線條印在骨架上。這些線條起到領導感化——細胞組織偏向于沿著它發展。因而，研討人員取得了相符設計圖案的細胞分列，若何把肌肉壓縮力氣施加于基板變得可控。是以，一切細胞可以或許協作起來，使生物機械人的腿或許鰭可以或許像植物那樣舉措，而不是一塊遭到安慰就胡亂壓縮的肉團。

　　仿生分解生物機械人

　　除各類生物分解機械人，研討人員們還經由過程只應用自然資料，發明出了一些“純”生物機械人——基板的高份子聚合物被皮膚膠原代替，成為機械人的軀體。當它們遭到電安慰，可以匍匐或泅水。有研討人員遭到醫學組織工程技巧的啟示，開辟出能應用直角手臂（懸臂）向前挪動的機械人。

　　還有學者從天然界取得靈感，發明出仿生生物分解機械人。好比，一支加州理工學院的團隊開辟出仿生水母機械人“ medusoid”，它有環形分列的觸手。借助細胞圖案化技巧，每只觸手都有打印的卵白質線條，使細胞依照相似于真實水母肌肉組織的方法分列。細胞壓縮時，觸手向內曲折，推進水母機械人向前游動。

　　仿生水母機械人“ medusoid”

　　比來，哈佛年夜學的研討人員們展現了若何“駕御”生物分解機械人。他們應用轉基因心臟細胞，制造出一個仿生魔鬼魚（蝠鲼）機械人，并能讓它游動。這些經由基因編纂的心肌細胞，能對特定頻率的光線做出反響——機械人一側的細胞依照一個頻率，別的一側是另外一個頻率，如許就可以經由過程光線變更掌握游動的閣下偏向。

　　至于向前游動，當研討人員把光線投射到機械人前部，那邊的細胞會壓縮，并把電旌旗燈號沿魚體傳遞下去。魚體由首至尾的瓜代壓縮活動，推進機械人進步。

　仿生魔鬼魚機械人，金色部門是骨架（另見本文首圖）

　　更強健的生物機械人

　　固然生物分解機械人范疇曾經有了很多沖破性停頓，但把這些機械人貿易化并投入應用的機會遠未成熟。今朝，這些機械人產物壽命短、力氣輸入小，極年夜限制了處置各項義務的速度和才能。別的，應用鳥類和哺乳植物細胞開辟的機械人對情況非常敏感。舉例來講，情況溫度必需堅持與生物體溫接近。還有，和植物一樣，細胞須要按期彌補養分——喂養分液。一個潛伏的處理計劃是：把生物機械人包裝起來（相似皮膚對人的掩護），所之外部情況的影響不再那末致命，養分液的彌補也能夠樹立起一個外部體系（就像為人體細胞供給養分的血液輪回體系）。

　　別的一個計劃是：應用更皮實的細胞作為驅動器。比來在凱斯西儲年夜學，學者們經由過程研討性命力倔強的海蝸牛（ Aplysia californica），摸索它的可行性。海蝸牛棲息于潮間帶，天天都邑閱歷巨幅溫差和鹽度差。退潮時，有的海蝸牛會困在淺灘，水份會隨光照蒸發。下雨時，四周情況的鹽濃度又會巨幅降低。為順應龐雜多變的棲息地狀態，海蝸牛退化出堅固的殼來掩護本身。

　　研討人員完成了把海蝸牛肌肉組織作為驅動器，來驅動生物分解機械人。這意味著，我們能用這些更強健的細胞組織來制作生物機械人。雷鋒網得悉，今朝該機械人已能搬運不年夜的物體——1.6 英寸長 1 英寸寬。

部門采取海蝸牛組織的生物機械人

　　挑釁與瞻望

　　生物機械人的另外一年夜挑釁是，今朝還沒有研收回任何一種機載掌握體系（裝在機械人上）。工程師們只能經由過程內部電場或許光線掌握它們。為了開辟出完整自立的生物分解機械人，我們須要能直接與機械人肌肉組織交換、并供給傳感器輸出的的掌握器。看似最直接的計劃（難度能夠也最年夜）是：應用神經元或神經元集群構成的神經中樞，來作為生物掌握器。

　　這是研討人員為何對海蝸牛那末在乎的另外一個緣由：它被被神經生物學研討看成模子體系，已有許多年。它的神經體系與肌肉之間的關系曾經研討得比擬透辟。這為把它的神經元作為生物掌握器，翻開了年夜門。未來，研討人員愿望能借助生物掌握器，告知機械人怎樣挪動，并贊助它處置各類義務，好比說尋覓有毒物資和追隨燈光。

　　分解生物范疇正處在嬰兒期，但研討人員們已為它假想了很多運用場景。好比說，可以造出一批應用海蝸牛組織的迷你機械人，然后把一年夜群釋放到水庫或許海水里，搜索水管泄漏或許有毒物資。因為這些機械人由生物組織制成，假如它們壞失落、或許被海魚吃失落，其實不會對情況形成很年夜影響。

　　未來，應用人類細胞制作的生物機械人可被運用于醫療范疇。就雷鋒網所知，它們可以停止靶向藥物保送、處置血栓，或成為可掌握、可調理的血管支架。這些迷你機械人裝配能強化虛弱的血管，來預防動脈瘤。因為應用生物介質，而不是高份子聚合物，它們能被從新調劑，并隨時光成為患者身材的一部門。別的，生物組織工程學的停頓（好比開辟天然血液輪回體系）極可能翻開一扇新的年夜門：靠肌肉行為的年夜型生物機械人。

抱著弗蘭肯斯坦的維克多

　　到了那時，在表面大將很難分辯出植物和生物機械人的差別。更耐人沉思的是，到了那一步，造出具有人類生物學特點的“類人”機械人將在技巧上成為能夠——至于實際中會不會有人這么做，將取決于倫理的提高和立法。但小編撫心自問：男同志里有幾個能順從“女仆”的引誘呢？（喂，老王機械人公司嗎，我想訂一個春日野穹）技巧的成長是弗成逆的，潘多拉魔盒一旦翻開，就沒有前往。這里用潘多拉作比喻也許很不適當——由于這項技巧提高的成果其實不是好、壞所能描述，而是對倫理、品德、性命、人的從新界說，帶來社會各個方面的完全變更。