文/ 陈荣
生物肌肉+机械骨骼的混合型机器人只能在科幻片里看到,但科学家的最新研究成果表明,这种科幻设想或许有希望变成现实。
(图1、终结者是最著名的混合型机器人)
东京大学工业科学研究所的科学家们最近公布了一项新的突破,他们成功培养了一个生物肌肉机器人。
来看看它长什么样。
(图2、第一个生物机器人?)
嗯,外形不那么像机器人,全长只有8毫米,如果覆盖上外皮肤,顶多只能算一根……微型手指。
但如果从实际功能和基本原理来看,它的的确确是一个生物肌肉机器。
主干部分是完全的芯片和金属机械,主干两侧负责拉动"手指头"的纤维部分,是实实在在的肌肉纤维。
(图3、肌肉带动机械转动)
来看看实际动起来的效果,芯片和机械部分负责刺激肌肉,发出大概10毫牛的力度,让肌肉收缩和伸展,带动机械弯折。
这与生物体肌肉和骨骼的运动方式基本一致,肌肉附在骨骼上,神经信号刺激后,肌肉收缩伸展,带动骨骼运动。
(图4、拿起一个塑料环)
在实验中,科研家让这根生物肌肉机器人勾起了一个小塑料环,并把它套在了一个小柱子上。
整个过程就像人的手指一样,除了速度和平滑程度还差了点。
(图5、两根手指)
两根在一起的话,想象一样,包上皮肤,是不是像拇指和食指捏住了小塑料环。
机器手指所使用的肌肉最初来自小白鼠的成肌细胞,也就是骨骼肌重建肌肉组织的细胞。
(图6、培养在小瓶里)
科学家把这些细胞"种植"在机械骨骼上,花了十天时间,按需要把它们培养成了两条成熟的肌肉纤维。
当然,因为没有完整的生物机体和持续的能量供给,这个机器人在存活了一个多星期后,肌肉就死掉了。
不过,这也比此前大多数单独培养的肌肉纤维表现要好了。
(图7、存活了一个多星期)
虽然外形有些简陋,长度、力度和真正的人类相比还有相当大的差距,但这个实验的成功起码证明了生物机器人的可能性。
科研团队希望在这次成功实验的基础上,发展出更加复杂的人体结构。他们的首席科研人员称,"如果我们能把更多的这些肌肉组合成一个系统,应该能再现复杂的肌肉运动,让手、手臂和身体的其他部位一起发挥作用。"
(图8、完整的生物机器人有戏吗)
当然他们对实现这一步的时间没抱太乐观的态度,"尽管有希望,但想要让更完整的生物机器人变成现实,至少还需要10年时间。"
这真是个充满期待又不乏令人恐惧的突破。