文/ 陳榮
生物肌肉+機械骨骼的混合型機器人只能在科幻片裡看到,但科學家的最新研究成果表明,這種科幻設想或許有希望變成現實。
(圖1、終結者是最著名的混合型機器人)
東京大學工業科學研究所的科學家們最近公布了一項新的突破,他們成功培養了一個生物肌肉機器人。
來看看它長什麽樣。
(圖2、第一個生物機器人?)
嗯,外形不那麽像機器人,全長只有8毫米,如果覆蓋上外皮膚,頂多只能算一根……微型手指。
但如果從實際功能和基本原理來看,它的的確確是一個生物肌肉機器。
主幹部分是完全的芯片和金屬機械,主乾兩側負責拉動"手指頭"的纖維部分,是實實在在的肌肉纖維。
(圖3、肌肉帶動機械轉動)
來看看實際動起來的效果,芯片和機械部分負責刺激肌肉,發出大概10毫牛的力度,讓肌肉收縮和伸展,帶動機械彎折。
這與生物體肌肉和骨骼的運動方式基本一致,肌肉附在骨骼上,神經信號刺激後,肌肉收縮伸展,帶動骨骼運動。
(圖4、拿起一個塑料環)
在實驗中,科研家讓這根生物肌肉機器人勾起了一個小塑料環,並把它套在了一個小柱子上。
整個過程就像人的手指一樣,除了速度和平滑程度還差了點。
(圖5、兩根手指)
兩根在一起的話,想象一樣,包上皮膚,是不是像拇指和食指捏住了小塑料環。
機器手指所使用的肌肉最初來自小白鼠的成肌細胞,也就是骨骼肌重建肌肉組織的細胞。
(圖6、培養在小瓶裡)
科學家把這些細胞"種植"在機械骨骼上,花了十天時間,按需要把它們培養成了兩條成熟的肌肉纖維。
當然,因為沒有完整的生物機體和持續的能量供給,這個機器人在存活了一個多星期後,肌肉就死掉了。
不過,這也比此前大多數單獨培養的肌肉纖維表現要好了。
(圖7、存活了一個多星期)
雖然外形有些簡陋,長度、力度和真正的人類相比還有相當大的差距,但這個實驗的成功起碼證明了生物機器人的可能性。
科研團隊希望在這次成功實驗的基礎上,發展出更加複雜的人體結構。他們的首席科研人員稱,"如果我們能把更多的這些肌肉組合成一個系統,應該能再現複雜的肌肉運動,讓手、手臂和身體的其他部位一起發揮作用。"
(圖8、完整的生物機器人有戲嗎)
當然他們對實現這一步的時間沒抱太樂觀的態度,"儘管有希望,但想要讓更完整的生物機器人變成現實,至少還需要10年時間。"
這真是個充滿期待又不乏令人恐懼的突破。