全球首次！10只蟑螂背着小相机参与地震救援

对你的“强”好一点，它们真的会救命。

在缅甸遭遇强烈地震后，救灾的队伍里了一支特殊的搜救小队——10只背着特制相机包的蟑螂。这是半机械蟑螂首次参与地震救援，而且，它们做得很不错。

想象一下这个画面，在被压在地下的时候，在缝隙中出现了熟悉的双马尾…… ｜HTX

蟑螂也要当牛马

这次参与救灾的蟑螂是马达加斯加发声蟑螂（Gromphadorhina portentosa）。

马达加斯加蟑螂雌虫｜Wikipedia

和一般的蟑螂不一样，它们没有翅膀不会飞，而且会发出嘶嘶声，是少数能主动发声的昆虫之一。这种嘶嘶声不是靠口器或者声带发出的，而是通过快速收缩腹部肌肉，将空气从气门（昆虫身体两侧的小孔）中猛烈排出，从而发出一种类似“嘶”的气流声。

马岛蟑螂体长大约6厘米，比你的中指稍微短一些。它们体型较大，主要吃蔬果，性格温驯，常常被当成宠物来饲养——是的，有人养蟑螂当宠物。

雌性马岛发声蟑螂的声音｜Grinkod / Wikimdia Commons

每只参与救灾的蟑螂都背着一个指甲盖大小的背包，由此“升级”为半机械蟑螂，背包内置了红外摄像头和温度传感器，用于探测人体热源。小小的蟑螂可以在狭小缝隙中行动，适合进入废墟内部搜寻可能的幸存者。与传统机器人相比，它们不需要外接电源，也有自主能动性。

蟑螂的行动是通过电极来实现的。工作人员通过微电信号来刺激蟑螂的神经和肌肉，引导它们前进的方向。当蟑螂深入废墟时，它们背包中的红外传感器会持续检测周围的热源信息。数据通过无线信号实时传回地面的工程师终端，由工程师判断是否可能存在生命迹象。此外，工程师还能基于蟑螂的活动路径，对废墟内部空间进行初步地图构建，给后续工作提供参考。

HTX 工程师在看蟑螂小队返回来的信号｜HTX

这些半机械蟑螂由新加坡内政科技局（HTX）、南洋理工大学与Klass工程公司联合研发。虽然仍处于初步阶段，但缅甸地震促使HTX决定将其提前实地应用。3月31日，在一处相当于两个足球场面积的倒塌医院废墟里，蟑螂小队首次登场。为了保证救灾效果，工作人员首先派出搜救犬进行搜救；之后，蟑螂小队再花了45分钟来检查这些缝隙。虽然最终没有发现幸存者，但它们成功覆盖了搜救犬和人类难以触及的区域。

工作人员表示，这些蟑螂状态良好，仅靠胡萝卜和水就能工作。

纯机械蟑螂

除了让真蟑螂帮人类打工，科学家也在尝试直接模仿蟑螂的身体结构和行为机制，设计出完全由人工材料打造的“机器蟑螂”。

在地震、爆炸等城市灾难中，许多受困者可能被压在废墟缝隙之下。这些空间不仅狭小，而且充满了碎石和异形障碍物，常规机器人难以进入，就算进入之后也容易受损。如何让机器人像蟑螂一样穿过极其狭小、复杂、不规则的缝隙空间，而且不会损坏或被卡住呢？

加州大学伯克利分校的研究者发现，蟑螂之所以能在废墟缝隙中穿梭，得益于它的外骨骼。这种外骨骼由柔韧的几丁质（chitin）交叠构成，外部虽坚硬，内部却能像风琴一样塌缩。研究显示，蟑螂可以将身体压缩至原始高度的四分之一以下，同时向两侧展开，挤入狭小缝隙。如果机器人也拥有蟑螂的这种极端压缩能力和快速恢复的弹性，它们将有可能胜任在废墟中搜索幸存者的工作。

挤压蟑螂。蟑螂罅隙一分钟后恢复了原型｜参考文献[8]

研究者基于这一生物机制，开发出一种具备柔性外壳和多足结构的“软体机器人”，能够模仿蟑螂钻入碎石瓦砾之间，完成对灾后复杂地形的探索。

压缩了50%仍能在缝隙中穿梭｜参考文献[8]

蟑螂给研究者带来的灵感不止于此。约翰斯·霍普金斯大学的研究团队则通过研究蟑螂，试图解决机器人摔倒后如何自己爬起来的问题。对于大多数需要在杂乱环境中导航的机器人来说，它们要克服的主要难题是避开障碍物；但当障碍物避免不了、机器人仰面摔倒后，它该怎么继续前进呢？

为了找出答案，研究者观察盘状蟑螂（Blaberus discoidalis）是怎么做的。这种蟑螂经常在落叶、草丛、岩石之间穿梭，时常跌倒。通过长时间的录像，研究团队发现盘状蟑螂有两种翻身策略：一是对称展开双翅，用力掀起身体恢复站立；二是非对称展开单翅，滚动身体重新翻起。由此，研究人员为机器人设计了可控的双翼外壳，而且两只翅膀分别由两台独立电机驱动，使其既可以对称发力翻身，又能单侧滚动翻身。

非对称展开单翅滚动翻身｜Chen Li

目前，纯机械蟑螂已经在实验室里完成了很多工作，但还没有在实际的搜救和监测中投入使用。

还有水母、蘑菇和精子

除了蟑螂，研究人员还致力于让水母、蘑菇和精子们都来打工。

加州理工学院的研究人员通过在水母体内植入电子起搏器，改变它们的收缩频率，从而控制它们的游动速度。这样他们可以用水母来采集海洋中的各种数据，比如温度、盐度和氧气水平等等。

安上这个装置方便以后可以携带传感器或者其他电子设备｜Caltech

研究者介绍，每只水母的总成本只有约20美元，而用于研究的船只每天运行成本则超过5万美元，因此雇佣水母采集员的成本低得多（何况人类根本不给水母付工资，还要它们自己觅食）。除此之外，这些水母还能在不打扰生态环境的前提下穿行于海洋深处。研究者希望，水母们未来能在气候研究、海洋污染监测中承担更大作用。

电子起搏器可以改变水母的移动速度｜Caltech

另一个离谱的机器人是由杏鲍菇驱动的。

去年，康奈尔大学的研究者开发出了一种用杏鲍菇控制的小型机器人。他们在机器人体内培养杏鲍菇的菌丝体，生长的菌丝能产生微弱的电信号，研究人员将这些信号转换为可执行的数字指令，进而驱动机器人的马达，实现行走、转向等动作。有意思是的，菌丝对紫外线极为敏感，因此在不同光照强度下，机器人会自动改变速度或方向来逃避光源。

目前，该系统已成功驱动了两种机器人：一种是软体“海星形”机器人，另一种是有轮子的地面机器人，它们都能在实验室环境中实现无外接电缆的自主运动。研究者认为，蘑菇机器人可以用来监测土壤环境。

杏鲍菇机器人阴暗爬行｜Robert Shepherd

杏鲍菇开车｜Robert Shepherd

更匪夷所思的出现了：精子机器人（spermbot）。

这是由德国的研究团队开发的，试图为男性不孕症提供解决方案。这种微型机器是一段金属螺旋管，套在精子的尾巴上，帮助精子向卵子游动。研究人员用磁场远程控制这些微型机器人，在体外实验中，这些机器人成功引导精子移动，并在精子与卵子结合后自动脱落。研究团队认为，这项技术有潜力成为比试管婴儿更简单、更便宜的辅助生育方式。

由于精子具备天然的流体适应性和生物兼容性，一些研究者认为，精子机器人未来还可以用作体内药物递送、辅助生殖、靶向治疗等。

精子机器人模拟癌症给药过程｜American Chemical Society

生物混合机器人的发展，为工程与救援带来了新的可能——它们缩短了工程的时间，降低了工作的成本；而在未来，可能真的会有人类因为蟑螂的搜索而获救。

然而，这也引发了一些伦理问题的讨论。目前，大多数研究者都强调，生物混合机器人的控制过程不会对生物造成痛苦，而且实验本身严格遵循伦理审查。但也有人认为，我们对于其他物种了解有限，这可能影响会目前的伦理判断。

技术进步创造了前所未有的情境，让我们进一步思考人与其他生命之间的界限：我们如何对待非人类的生命？纯机械机器人的研发成本更高，但能避免生物伦理的争议，那我们在伦理争议与成本之间会如何选择？

最近，美国食品药品监督管理局（FDA）宣布，计划逐步取消药物的动物实验要求，这意味着动物实验将逐步减少和被替代。在人类生命的安全面前，这些争议或许显得微不足道。但或许，只有当我们考虑这些问题时，飞驰的技术才不会驶向轨道之外。

参考文献

[1][https://www.scmp.com/week-asia/health-environment/article/3305721/myanmar-earthquake-singapore-deploys-cyborg-cockroaches-rescue-efforts

[2]https://www.amherstexterminators.com/cockroaches-inspire-rescue-robot/

[3]https://engineering.jhu.edu/magazine/2017/05/behold-the-cockroach/

[4]https://www.cnn.com/science/australia-cyborg-beetles-cockroaches-hnk-spc/index.html

[5]https://www.caltech.edu/about/news/building-bionic-jellyfish-for-ocean-exploration

[6]https://www.cnn.com/2024/09/04/science/fungus-robot-mushroom-biohybrid/index.html

[7]https://www.sciencealert.com/new-spermbots-could-help-solve-infertility-by-acting-as-bionic-suits-for-sperm

[8]K. Jayaram, & R.J. Full, Cockroaches traverse crevices, crawl rapidly in confined spaces, and inspire a soft, legged robot, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 113 (8) E950-E957, https://doi.org/10.1073/pnas.1514591113 (2016).

作者：黄线狭鳕

编辑：麦麦

题图来源：HTX

本文来自果壳自然（ID：GuokrNature）

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