机器人如何通过嗅觉传感器获得不可思议的功能

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，可以用于安全应用。该校工程与应用科学系生物医学工程副教授Baranidharan Raman利用来自美国海军研究室（ONR）的75万美元资金赞助，结合了高度敏感的嗅觉系统，以创建一种融合生物学解决方案。

Raman指出，这种生物传感器比其他同类技术更加复杂，因为它包含负责嗅觉功能的大量化学传感器。这一点使得它们在许多脊椎动物和无脊椎动物中都能找到相似设计与运作原则。他解释说：“了解基本的嗅觉处理原理对于创造由生物学启发的人工解决方案至关重要。”

多年来，Raman一直在研究蝗虫大脑如何以简洁方式接收和处理感觉信号。他的团队发现，当某个气味激活时，大脑中的动态神经活动会发生，让蝗虫能够正确地识别特定的气味，即使是在其他多种混合存在的情况下。此外，他们还发现可以训练蝗虫辨认某种气味，即便是在复杂条件下也能准确识别。

Raman提到，“为什么不直接使用这种自然界提供的一种方法呢？即便是最先进的小型化化学传感器，也需要成千上万个传感器，以及各种类型。而昆虫天线上的化学传感器数量更是如此。”他表示他们计划监控昆虫自由探索环境时的大脑活动，以及它们如何解码周围出现的不同香氛。

为了实现这一目标，他们需要低功率电子元件来收集、记录并发送数据。在这个项目中，将有计算机科学与工程系教授Shantanu Chakrabartty协作，他将帮助开发所需的一些组件。此外，还计划通过遥控手段使用这项仿生机器人系统，其中材料科学助理教授Srikanth Singamaneni将开发一种可贴在翅膀上的“纹身纸”，既可以产生微热，又能引导这些小昆介朝向特定方向，同时也可用来收集邻近挥发性有机物样本进行分析。

“尽管狗鼻子仍然是许多工程应用中的先进工具，但我们面临着挑战，比如训练时间长且困难，以及缺乏强大的翻译程序来捕捉从生物系统获取到的化学信息，”Raman说。“我们的目标是验证并推广基于此技术的手段，以进一步扩展其潜力。”