戴帽子的赛博水母有一天可能会探索深海

一副便宜的配件可能会将地球上一些最古老的生物转变为高科技的深海研究者。
Concept art of cyborg jellyfish with forebody attachments
加州理工学院传感器帽的艺术渲染图。图片来源:加州理工学院/Rebecca Konte

为了更好地了解海洋的整体健康状况,研究人员希望利用地球上一些最简单的生物作为评估水生生态系统的工具。他们只需要价值 20 美元的材料、一台 3D 打印机和一些水母帽子。

水母最早出现在地球的古老海洋中,至少在五亿年前,这使它们成为地球上最古老的生物之一。然而,在这段时间里,它们的生物学一直保持着相当的一致性——一个钟形、无脑的头部连接着一团触手,所有这些都由大约 95% 的水组成。不幸的是,由于人类持续的环境影响,它们的栖息地却无法保持同样稳定的状态。

尽管到达海洋最深处非常危险技术上具有挑战性且成本高昂,但水母却能做到这一点。鉴于此,由航空航天和机械工程教授 John Dabiri 领导的一组加州理工学院研究人员,首先创造了一个受水母启发的机器人来探索深渊。虽然该机器人的天然材料是地球上能效最高的游泳者,但这种机械模仿品却无法完全匹配真实的生物。Dabiri 和同事们很快意识到另一个选择:将机器人技术应用到真正的水母身上。

Dabiri 在最近的一篇个人简介中说:“由于它们没有大脑或感知疼痛的能力,我们能够与生物伦理学家合作,以一种符合伦理原则的方式开发这种生物混合机器人应用。”

首先是类似于心脏起搏器的植入物,能够控制动物的速度。鉴于其效率,植入水母可以比正常速度快三倍,而仅需要两倍的能量。经过一些额外的调整,该团队设计了一个“前体”,它也能无害地附着在水母的钟状体上。

这个 3D 打印的、类似帽子的附加物不仅容纳了电子设备和传感器,还能让佩戴者游得更快。加州理工学院研究生、提出前体设计的研究的主要作者 Simon Anuszczyk 描述道,它光滑的形状“非常像箭的尖端”。在一个特别建造的三层垂直水族箱中,戴着仿生帽的水母的游速是普通水母的 4.5 倍。

[相关:水母即使没有大脑也能从错误中学习。]

通过控制它们的水母的垂直上升和下降,Dabiri 的团队相信这些生物混合体有一天可以帮助收集以前只能使用极其昂贵的科研船只和设备才能获得的深海数据。尽管目前操作员只能控制它们仿生动物的上下运动,但研究人员认为,未来的工作可以使它们在任何方向上都能完全被操控。他们还需要开发一套能够承受深海巨大压力的传感器阵列,但团队有信心他们能够应对这一挑战。

Dabiri 说:“众所周知,海洋对于决定我们陆地的现在和未来气候至关重要,但我们对海洋,尤其是远离地表的区域,仍然知之甚少。”“我们的目标是通过采取受少数已经成功探索了整个海洋的动物启发的非传统方法,来最终推动这一进展。”

 

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