机器人将通过哪三大类传感器获得不可思议的功能呢

导语：美国科学家借助蝗虫的神奇嗅觉，开发出新一代仿生机器人感测系统，该系统能够在复杂环境中准确识别特定气味，从而应用于安全领域。通过ONR的资助，生物医学工程副教授Baranidharan Raman和他的团队致力于研究蝗虫如何以简单方式接收和处理感官信息，他们发现气味激活了蝗虫大脑中的动态神经活动，使其能够在混乱的气味背景下辨认特殊气味。

美国圣刘易斯华盛顿大学的工程师们受到了蝗虫灵敏嗅觉的启发，并开发出了一个新的仿生机器人感觉系统，可以用于安全等应用。此项目得到了75万美元资金支持，由美国海军研究室提供。在此基础上，他们还设计了一种名为“生物混合鼻”的高灵敏度嗅觉系统。

该校工程与应用科学系生物医学工程副教授Baranidharan Raman表示，生物检测系统比其他同类设备更为复杂，它包含负责化学感官功能的大量传感器。虽然这种化学感官是原始本能，但它仍然存在于许多脊椎动物和无脊椎动物身上。“融合生物学解决方案可以用来解决非侵入式或化学探测问题，而且几乎所有设计都遵循相同的原则，”Raman说，“因此，对基本嗅觉处理原理了解深入对于由生物启发的人工解决方案至关重要。”

多年来，在ONR资金支持下，Raman一直在研究蝗虫如何以相对简单方式接收并处理感觉信号。他与团队发现，当一种气味激活时，大脑中会发生动态神经活动，让蝗虫能够正确识别特殊气味，即使是在其他多种香料共同存在的情况下。此外，研究表明，这些昆蟲可以被训练以辨认某个特定的香氛，即便是在复杂条件下也能准确辨认，如在不同的背景情况或重叠不同香料的情况。

“为什么不直接利用自然界提供的一切?” Raman提问，“即使是最先进的小型化化学传感器也有成百上千个传感器，而昆虫天线上的有数十亿个。” 研究小组计划监控昆虫自由活动时它们的大脑活动，以了解它们是如何解码周围环境中的各项信息。这项任务需要低功率电子元件来收集、记录和传输数据。计算机科学与工程系教授Shantanu Chakrabartty将合作开发所需电子元件。

此外，还计划使用远程控制技术，将蚂蚱作为样本采集机制。材料科学助理教授Srikanth Singamaneni正在研发一种由生物兼容丝制成的电浆“纹身纸”，可以贴附到蚂蚱翅膀（产生微热），并帮助引导它们朝向特定位置。此外，这种带有电浆纳米结构纹身贴纸还可用于收集邻近挥发性有机化合物样本，使研究人员能够进行二次分析，以确定化合物化学组成。

“犬类嗅觉已经成为许多工程应用中的先进检测工具，比如国土安全和医疗诊断。” Raman指出，“然而，与这些动物训练和调节所需时间困难以及缺乏有效译码程序从生命体获取有关化学发送信息，对广泛适用的重大挑战。” 难题包括训练调节这些动物所需时间，以及缺乏强大的翻译程序来提取来自生命体相关化学发送信息，为更广泛适用带来了显著挑战。“我们希望这项研究将验证基于蝇子的这一路径，并将其扩展到爆炸物侦测等领域。”