從《弗蘭根斯坦》中用鐵釘鉚起血肉的人造人，到《攻殼機動隊》中用義肢替換器官的生化警察 。 在很多科幻作品中，都有各種鋼鐵與血肉混合的“生命體” 。
現實中，機器人領域的研究者們也在嘗試將生物與機器進行融合 。 他們既可以利用生物材料的某些特性，或者依照仿生學的思路師法自然，也可以直接改造、控制生命，為人類服務 。
這類研究，統稱為“生物混合機器人”（Biohybrid Robot） 。
機器人領域的研究者們正嘗試將生物與機器進行融合 | 《攻殼機動隊》劇照
從傳感器到茶包標簽
——細胞們的角色扮演
“生物混合機器人”研究中最直接的形式，就是把來自生命的材料直接裝進機器 。
當然，這種研究絕不是恐怖電影中常見的，眼球放進鋼鐵頭骨，或者手臂大腿拼到機械軀干 。 現階段，研究者們主要是利用某些生命的一些特殊能力，比如能夠發光的細菌 。
作為單細胞生物，發光細菌能將化學信號轉化為光信號，是生物實驗室中常見的研究素材之一 。 它們在很多方面都有著應用潛力，比如作為傳感器來使機器在小尺寸下，完成對特定化學物質的探測 。
卡內基梅隆大學的研究者通過人工合成的發光細菌捕捉化學信號，再通過發光二極管激發這些細菌的熒光反應，使細菌發光 。 化學物質的濃度會影響光信號的強弱 。 隨后，這些光信號被光電探測器轉化為電信號，傳輸至處理芯片 。
將這些發光細菌和配套裝置整合到柔性機器手中，就能極大擴展這些機器手的功能——如同為機器手安裝上了感受化學信號的“眼睛” 。
發光細菌在機器手中起到了傳感器的功能 | 參考文獻[1]/漢化：莔莔
細胞不僅可以作為傳感部件使用，也可以作為驅動部件 。 日式料理中經常出現一種叫做納豆的食物，這是由黃豆通過納豆菌發酵制成的豆制品 。 納豆菌細胞對于濕度十分敏感，遇濕膨脹，干燥則收縮 。 正是這一種看似普通的特性，如若經過巧妙設計，就可以實現出神奇的功能 。
麻省理工學院的研究人員設計了一套微米級分辨率的生物打印系統，可以將納豆菌細胞打印成各種各樣的形狀 。 通過預先設計的巧妙結構，能讓這些納豆菌細胞構成的物件，成為對濕度變化進行反應的小小機器 。 比如，打印出的茶包標簽會在茶泡好時展開，打印出的干花則可以將濕度變化以綻放的形態顯示出來 。
納豆菌細胞打印出的茶包標簽與干花 | 參考文獻[2]
如何飛得更好，這還得聽鳥的
除了對生物直接進行利用，“師法自然”也是機器人研究者們的必修課 。
1903年，萊特兄弟向鳥學習了飛翔 。 自飛機問世以來，人類已經設計出了各種各樣的飛行器 。 但是，無論是空中客車還是無人機，它們在飛行過程中的能量利用率始終比鳥類遜色不少 。
鳥類能夠保持高效率飛行的重要原因之一，是它們的羽翼可以對自身形體進行靈活、動態的調節，以適應瞬息萬變的氣流環境 。
通過對鴿子骨骼和羽翼的動力學研究，斯坦福大學的學者發現了羽翼上不同羽毛之間的運動與協調規律 。 他們收集起40根真羽毛，模仿骨骼設計了連桿結構，通過4個微型電機對這些羽毛進行協調控制 。 這種“真羽毛 電機”的生物混合機翼，可以在氣流中迅速而穩定地變形，從而實現高效飛行 。
也許未來的某一天，我們就會搭乘上煽動翅膀的機器大鳥，在空中翱翔 。
“真羽毛 電機”的生物混合機翼 | 參考文獻[3]
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