《終結(jié)者 2》T-1000 成真？科學(xué)家打造可變形的機(jī)器人集體

近日消息，在科幻電影《終結(jié)者 2》中，T-1000 機(jī)器人憑借其液態(tài)金屬變形能力給觀眾留下了深刻印象。如今，這種看似只存在于科幻世界的概念正在逐步走向現(xiàn)實(shí)。加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校（UC Santa Barbara）的研究團(tuán)隊(duì)近日在《科學(xué)》雜志上發(fā)表論文，介紹了他們開發(fā)的小型機(jī)器人，這些機(jī)器人能夠作為一個(gè)集體協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)形狀的改變，甚至在固態(tài)與類似流體狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。

該團(tuán)隊(duì)由馬修?德夫林（Matthew Devlin）領(lǐng)導(dǎo)，他們致力于探索如何構(gòu)建能夠根據(jù)需要排列成幾乎任何形狀并具備任意物理特性的機(jī)器人集體。

馬普分子生物學(xué)與遺傳學(xué)研究所的奧特?坎帕斯（Otger Campàs）教授向《Ars Technica》表示，研究團(tuán)隊(duì)從胚胎組織中汲取靈感，嘗試設(shè)計(jì)出具有類似能力的機(jī)器人。Campàs 團(tuán)隊(duì)通過觀察胚胎發(fā)育的延時(shí)影像，發(fā)現(xiàn)胚胎組織在發(fā)育過程中也能在固態(tài)和流體態(tài)之間切換，從而塑造器官。他們思考如何將這一特性應(yīng)用到機(jī)器人設(shè)計(jì)中。團(tuán)隊(duì)專注于胚胎組織細(xì)胞的三種能力：一是細(xì)胞即使緊密相連也能相對(duì)移動(dòng)；二是細(xì)胞通過釋放信號(hào)分子，讓鄰近細(xì)胞識(shí)別并響應(yīng)，從而定向移動(dòng)；三是細(xì)胞能夠相互粘附，形成堅(jiān)固的整體?；谶@些能力，他們?cè)O(shè)計(jì)出具有類似功能的細(xì)胞狀機(jī)器人。

據(jù)了解，這些機(jī)器人配備了電動(dòng)齒輪，使其能夠在集體內(nèi)部移動(dòng)；磁鐵則確保它們能夠緊密相連；此外，光探測(cè)器使它們能夠通過帶有偏振濾光片的手電筒接收指令。

在光信號(hào)的控制下，兩個(gè)機(jī)器人集體（共 20 個(gè)機(jī)器人）能夠相互靠近、在中間接觸并形成一座“橋”，能夠承受近 5 公斤的重量。它們還能組成一個(gè)立方體，支撐起一個(gè)重約 70 公斤的成年人。此外，它們可以圍繞物體流動(dòng)，形成互補(bǔ)的形狀，并硬化以充當(dāng)扳手。Campàs 表示：“這正是我們所設(shè)想的《終結(jié)者》式的變形?！?/p>

不過，這些機(jī)器人的直徑約為 5 厘米，離《終結(jié)者》中那種仿生金屬合金的微型化還差得很遠(yuǎn)。Campàs 表示：“好消息是，我們不需要將機(jī)器人縮小到生物細(xì)胞的大小（約 10 微米）。只要達(dá)到 100 微米甚至 1 毫米的尺寸，機(jī)器人就已經(jīng)相當(dāng)令人印象深刻了?！比欢?，目前制造如此微小的機(jī)器人仍面臨巨大挑戰(zhàn)。即使解決了微型化問題，還有其他挑戰(zhàn)需要克服，比如機(jī)器人的供電問題。

研究中使用的機(jī)器人由鋰離子電池供電，能夠持續(xù)運(yùn)行約半小時(shí)。不過，電力消耗主要集中在機(jī)器人從一種形狀切換到另一種形狀時(shí)。一旦機(jī)器人集體固定在一個(gè)形狀，它們只需要極少量的電力。但目前的問題是，每個(gè)機(jī)器人都需要手動(dòng)充電。對(duì)于 20 個(gè)機(jī)器人的集體來說，這還尚可操作，但如果機(jī)器人數(shù)量增加到數(shù)百甚至數(shù)千個(gè)，這將是一個(gè)大問題。研究人員提出的一種可能解決方案是無線充電，但這需要實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離充電。目前，這種變形機(jī)器人集體主要作為一種概念驗(yàn)證。

Campàs 強(qiáng)調(diào)：“我們距離《終結(jié)者》那樣的機(jī)器人還很遠(yuǎn)，我必須說清楚，我們不可能在明天就實(shí)現(xiàn)它。如果你和從事微機(jī)電系統(tǒng)研究的人交流，就會(huì)知道這并非易事。”但他也表示，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)為如何實(shí)現(xiàn)類似 T-1000 材料的功能提供了范例，接下來只需要解決機(jī)器人的微型化問題。他補(bǔ)充道：“我們的目標(biāo)是激發(fā)人們的熱情，讓他們真正去實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)?！?/p>