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给蟑螂开发潜水服,然后说这是为了拯救人类?

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如果面临危急时刻,让一群蟑螂来救你,你能接受么?



不少人估计会选择原地去世,结果现在突然有一批科学家说,已经试着让“半机械大蟑螂”加入灾后救援了。甚至为了让它能适应各种环境,最近科学家还给它设计了一套潜水服。



网友看完人都傻了,蟑螂本来就生存能力拉满,无孔不入,现在连水下都来去自如,这和让蚊子适应冬天有什么区别?



01:半机械蟑螂的潜水服

这项技术背后,是新加坡南洋理工大学一支团队持续十余年的“半机械昆虫”研究。这次他们与日本早稻田大学联合研发的潜水装备,可以让6厘米长的马达加斯加发声蟑螂在水下存活并行动长达3小时。



这跟穿了一身外挂差不多,因为如果没有这身装备,蟑螂也就能在水下撑个几分钟就会窒息过去。



陆生蟑螂被活生生改成水陆两栖的机器生物了,我就说海绵宝宝是“纪录片”吧。



简单来说,所谓的“半机械蟑螂”,就是给蟑螂安装一个背包一样的电子控制器,然后通过轻微的电刺激,就能遥控它的行动。准备用来丰富灾后搜救手段,可以遥控它们在更狭小的地段参与救援工作。

其实很多年前“遥控蟑螂”就开始满地乱跑了,但问题就是以前的改造都是用在地面的,没法下水。而现实中的受灾场景往往更复杂,有大量积水区域。所以为了弥补短板,研究团队才设计了这套潜水装备。



所以这套潜水服什么样,总不至于背着个氧气瓶下水吧?

整套潜水服的核心部件有三个,一个防水的外壳,一个制氧机,还有四根负责输氧的管子。其中外壳部分由3D打印制作,非常轻便,可以把蟑螂腹部像雨衣一样密封包裹,既防水又不限制活动。



此外蟑螂还需要携带一个负责接收操控信息的遥控背包,总重量在5到7g左右。马达加斯加发声蟑螂最大承重能力在15g,背着这套设备下水没什么问题。



怎么说呢,蟑螂看起来像是穿了一个防雨睡袋。



那么这套设备是怎么运转的?遥控蟑螂并不是什么新手段,常用的就是用电刺激它。

通常来说,在准备阶段会在蟑螂的一些部位植入电极,操控的时候就给它身上的“遥控背包”发送指令。也就是跑偏了就电一下,例如刺激触角会让它误以为有障碍物然后变向,如果刺激尾须则会触发逃跑反应,让它向前走。



被电来电去的蟑螂:我好像是撞鬼了。



能控制蟑螂后,就可以准备在水下呼吸了。

制氧机在外壳末端的位置,里面放了一块涂有二氧化锰的海绵,研究人员下水前会往制氧机里注入一定量双氧水,这样会与海绵里的二氧化锰粉末反应,持续供氧。



蟑螂通过体侧的气门吸入空气进行呼吸,所以制氧机工作后,会有四根输氧管负责把氧气送到两对气门,就跟人穿上潜水服戴上氧气面具差不多。

他们还根据蟑螂不同气门的结构特点,设计了对应的氧气输送管道方案。例如闭合的气门就用小管子直接插到位置,开放结构的气门就设计了一个能包裹住的面罩。



对于防水质量,实验团队做了多种测试。例如在水里泡了30分钟,来回弯曲,设备都没漏水。还测试了防摔的程度,从1米的高度扔到水里,潜水服也没有损坏。



蟑螂在穿戴好装备后,能在水下50cm的深度活动作业。对于人类来说或许这个深度比较浅,但相比它的体型,这确实算得上是一种“海”底探险。



穿上装备后蟑螂的行动速度也不慢,只比陆地上受到轻微影响,甚至速度要快过一些厘米级的两栖机器人。

不过3小时后,续航有点跟不上,倒不是氧气不够用,而是蟑螂跑累了。



而且蟑螂被电时间长了之后,自己多少也麻木了,也就是说操控的灵敏性会降低,这也算是半机械昆虫的传统缺点。



研究团队的想法是把这样的半机械蟑螂看成是一个“搜救平台”,它们的负重能力不错,所以还有空间增加其他设备。像是摄像头、气体探测、辅助定位之类的装备,根据环境需要什么换什么。



日常使用中,也可以负责管道检测,这是我觉得比较靠谱的方向,因为蟑螂原本也会在里面活动。

研究团队也搞了模拟环境实验,例如让蟑螂探索有“毒”管道。毕竟都穿戴了制氧设备,用来“跑毒”应该也没问题。他们在管道里释放二氧化碳,普通蟑螂进去后几秒就晕了,但穿着装备的蟑螂不受影响,能轻松通关,稳定维持呼吸和正常运动。



研究团队表示这套潜水服能够提升半机械昆虫的搜救能力与范围,同时也做出了比较科幻的想象,那就是希望未来有机会将其应用到太空探索中,像是用于火星表面探测。

他们未来也可能会测试辐射、高温、低温等更极端的环境,向着赛博蟑螂宇航服的方向努力。



这剧情听着耳熟啊,多少有点期待后面蟑螂从火星重返地球的那天。当然,航天机构估计并不会支持将蟑螂送往火星这类计划,因为这显然存在污染外星环境的风险。



虽然登陆到火星的愿望多少有点难以实现,不过回顾过去,蟑螂在这个团队手上确实有点数码宝贝的意思,进化出了各种眼花缭乱的版本。



02:让蟑螂像数码宝贝一样进化

新加坡南洋理工大学团队这项技术的源头,还要从“赛博蟑螂爱好者”Hirotaka Sato说起。在加入南洋理工大学之前,他就参与过这类“赛博昆虫”的研究,当时研究的是遥控甲虫飞行项目。

后来2011年日本的大地震让他对自己的研究有了新的想法,打定主意把自己的赛博昆虫用到救灾上。他想到在人力、搜救犬、机器人之外,可以让体型更小的帮手在灾后废墟的缝隙中深度探索,例如使用蟑螂这种顶级生存专家。



在此之后他正式加入南洋理工大学,2021年他与团队发表研究,展示了对马达加斯加发声蟑螂的控制与改装。

团队可以远程控制蟑螂前后左右移动,就如同在操控游戏里的角色。也可以让蟑螂自主导航到目的地,另外还给蟑螂配置了红外摄像头,可以在1.5米内识别人体。



后来Hirotaka Sato又与其他大学的专家一同参与了一项国际联合研究项目,给赛博蟑螂增加了太阳能充电的功能,贴上了仅有4微米厚度的太阳能电池组件。



这个功能主要是给蟑螂的遥控背包充电,以前没电了就要人工回收机械蟑螂,但如果能持续充电,那么就能增加赛博蟑螂的工作范围和时长。电池完全充满后,整套控制系统可持续工作约两小时,在阳光下充电30分钟就能继续干活两分钟。

不过如果想要把电充满,那需要等很久,接近16小时了。



去年就更离谱了,他们搞出了“蟑螂大军”。以前的半机械蟑螂出镜的时候,往往是单兵作战,但后来他们更新了一个新功能,实现了20只机械蟑螂协同移动。



以前是一只蟑螂来搜救,现在是一个蟑螂天团来找人。一只领头跑,其他蟑螂集体跟随,看着比四散乱跑吓人多了。



研究人员为此设计了一套算法,简单来说就是给20只蟑螂选出一只领队,只有领队知道目标位置,跟随者只知道周围同伴的相对位置,并保持一定的密度,小队的关系有点类似“导游”与“游客”。



等待救援的人看到这样一群训练有素的机械蟑螂跑向自己,能绷得住的估计可以确诊是绷带转世了。



以前机械蟑螂都是手动改装的,南洋理工大学的团队还把这套改装过程,升级成了自动生产线。

这套设备能用AI识别蟑螂身体,在蟑螂身上找到最佳的手术位置,然后机械臂精准操作安装所需零件,再把遥控背包固定到蟑螂身上,一套下来行云流水。改装效率提升快多了,安装一次只需要68秒。



另外为了适配机械臂,他们还修改了遥控蟑螂的方式。以往操控蟑螂都是刺激触角或者尾须,但这些部位比较脆弱,机械臂容易造成损伤。后来研究团队发现刺激前胸与中胸之间的薄膜效果更好,所以设计了新的电极与放置位置。



这个改动让半机械蟑螂的转向速度提升了5倍,最重要的是新方案首次实现了可控的减速,也就是不仅能从方向上控制蟑螂,行进速度也可以调整控制了。



所以,前面说了半天救援什么的,这又是一路进化,这玩意真参与过救援行动吗?

2025年3月缅甸发生7.7级地震,新加坡救援队还真派了10只半机械蟑螂去灾区试了试。不过没有发现幸存者,只能说实地验证了一下可行性。



到了今年,蟑螂都已经能潜水了,可以说是又进化了一步。同时研究团队指出,这种潜水服的概念不仅限于蟑螂,未来也可以应用于蝗虫、甲虫等其他具有相似呼吸系统的陆生昆虫。看这架势,是想让不能下水的都下水试一试。



蟑螂:再打工下去,估计就是进化成雷霆牛马了。



说起来,南洋理工大学在改装蟑螂这条赛道上确实玩得花,但其实对动物改造感兴趣的探索者还有很多。



03:被改造的不只是蟑螂

科学家们着手鼓捣这些“赛博昆虫”也已经有快30年的历史了,例如最早的“半机械蟑螂”设计在1997年就出现了,北卡罗来纳州立大学的团队更是在2012年就给蟑螂戴上“遥控背包”,并把这类设计定位到了地震等灾害后的搜救工作。

同时这些年来,被改造的也不只是蟑螂。



像是之前美国有一个研究团队曾经尝试用蝗虫识别爆炸物,方式是通过读取蝗虫大脑中的神经信号,来识别它“嗅”到了什么。

还有北京理工大学的团队尝试过遥控蜜蜂飞行,澳大利亚昆士兰大学团队还搞过一种能够遥控爬墙的半机械甲虫。



甚至不只有“赛博昆虫”,例如有团队把水母改造成半机械水母,能够让它的游泳速度提升数倍。这种机械飞升的感觉,确实有点赛博朋克了。



不过也有很多人好奇,为什么科学家会盯上这些动物,直接用无人机、机器狗,微型机器人不好吗?

其实这只是人们为了绕开技术瓶颈选择了另一条探索路线。毕竟如果有些问题在机器人身上难以解决,那不如试试绕过工程难题,直接借用大自然的设计。



像是研发微型机器人,续航能力一直是个难题。而半机械昆虫往往有着天然优势,蟑螂可以自己走路,还能野外觅食,携带的电力用来控制它的方向就够了,省事儿多了。半机械水母也是类似的情况,搭配一块小电池,就能让它在水里打工几个月,这种续航能力换成同等大小的水下机器人就有点难了。

除此之外,半机械生物的运动能力、对地形的适应能力也是强项。毕竟生物自带经过亿万年进化的精密系统,直接帮人类省去模仿这个步骤。



当然,也不是说直接改造现有的生命就完美了,半机械生物也有自己的局限性。比如昆虫自己也很脆弱,寿命短,另外也没有机器人那么标准化。所以两者不是替代关系,而是互补各自的短板。



而且这些赛博生物从出道那天起,争议就没停过。

像是动物保护机构在2022年就抨击过半机械化蟑螂的相关研究,他们认为所有动物,无论多么微小都值得同情。不应该因为蟑螂比较小,就失去伦理保护。



以前很多人觉得昆虫水母什么的,应该没什么痛觉或者意识,所以研究起来也没什么心理负担。但现在又有研究发现,蜜蜂会emo,螃蟹会焦虑,动物的感知能力可能比我们想的要复杂。也就意味着这类把活体生物随意机械化改造的路线,伦理争议未来可能还会更大。



此外让更多人感觉担忧的是这些赛博生物被用在军事化方面。

例如十多年前让甲虫遥控起飞的项目,就是由美国国防高级研究计划局DARPA资助的,目的自然是想用这种昆虫参与侦察活动。而现在虽然大多数科研团队打算把半机械蟑螂用在救援领域,但也有公司已经打算让蟑螂“参军”了。



德国公司SWARM Biotactics就在开发军用的半机械蟑螂集群,这些蟑螂信号特征很弱,可以用于隐蔽侦察。例如探索废墟、地下工事等等。



按照这家公司的设想,这些蟑螂不用长途奔袭远距离探查,它们只需要完成最后50米的小范围探索就行。士兵只需要根据环境投放一批“机械蟑螂侦察兵”,就能获取战场的信息。和无人机相比,蟑螂的隐蔽性更强,还可以根据需求搭载各种探测装备。



有意思的是,对于普通人来说,这种“动物间谍”的设想之前一直更像是用来恶搞的阴谋论段子。前几年美国爆火的“Birds Aren't Real”就是年轻人用「所有小鸟都是政府的机器间谍」的离谱设定,反讽阴谋论文化。

以前听完只会觉得大家整了个好活儿,现在看还是太超前了。



毕竟今年俄罗斯一家公司真搞出了“生物无人机”项目,通过电刺激鸽子大脑,可以控制鸽子飞行方向。原本大家网上调侃的半机械鸟儿,这下真成了飞行“间谍”。

果然现实的进展远比大家想象得还快,而且要荒诞得多。



回头再看蟑螂,随着科学家帮忙开挂,它们已经超越原本的“六边形战士”,从顽强小强进化成无敌小强了。

但也是因此,如果有一天在险境中真爬进来一群机械蟑螂,反而难以确定应该把它们当成救援部队,还是来执行其他任务的蟑螂部队了。



不过人的本能大概也不会给出什么多余的思考空间,本来都已经身处绝境,在你最绝望的时候,突然又看到一群蟑螂扑面而来,这时候哪怕剩下最后一口气,大概也会玩命远离它们吧。



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