已经创造了一种新型昆虫赛博格,可以自主导航——无需电线、手术或造成压力的电击。该系统使用小型紫外线(UV)光头盔通过利用蟑螂自然回避明亮光线的倾向来控制它们,尤其是在紫外线范围内。这种方法不仅保留了昆虫的感官器官,还保持了长时间的一致控制。
传统的赛博格昆虫依靠电刺激,这通常涉及侵入性手术,并可能导致关键感官器官的损伤。随着时间的推移,这些电信号的效果也会降低,因为昆虫的身体会适应——这种现象称为习惯化。相比之下,大阪大学团队的系统使用负光趋性,这是一种昆虫本能地远离紫外线光线的行为。通过将光线照射到任意一只眼睛上,研究人员可以引导蟑螂向左或向右移动,而无需直接接触神经或肌肉。
该团队给蟑螂装上了紫外线光头盔和一个无线传感器背包,能够检测它们何时停止移动。如果动作停止,紫外线光会被激活以促使它们移动。这种智能控制减少了不必要的刺激,节省了能量。
在测试中,赛博格昆虫在150次试验中表现出一致的反应,没有习惯化。在迷宫式环境中,94%的蟑螂成功逃脱——相比之下,正常蟑螂只有24%成功逃脱。
据研究团队称,这项研究首次证明了仅使用昆虫的自然感官系统进行成功行为控制的昆虫赛博格——没有电刺激。新的生物智能赛博格昆虫(BCI)模型显著减少了对动物的身体负担,并在复杂环境中提高了运动控制的可靠性。
领导这项研究的森岛圭介强调,与其说是反对昆虫的自然生物学,不如说是与其合作的重要性。“我们不是覆盖昆虫的大脑,而是通过它们自己的感官进行引导。这使得系统更安全、更稳定、更可持续,”他说。
这种温和的基于光的方法为低负担的生物混合导航系统打开了大门,具有在灾害搜索与救援、环境监测和监视等领域的潜在应用——尤其是在那些对于常规机器人来说过于狭小或危险的地方。