光驱动蟑螂改造体无需导线或手术即可实现自主导航

新型昆虫机器人,能实现自主导航——无需导线连接、无需外科手术、也不会产生压力的电击刺激。该系统利用微型紫外光头盔引导蟑螂行动,通过激发其天生避光性(尤其回避紫外光谱)实现操控。该方法不仅保护了昆虫的感觉器官,还能实现长期稳定的精准控制。

传统的电子昆虫依赖于电刺激,这通常需要进行侵入性手术,并可能导致关键感觉器官的损伤。随着时间的推移,随着昆虫身体的适应性变化——这种现象称为习惯化——这些电信号也会逐渐失效。相比之下,大阪大学团队的方案利用负趋光性原理,即昆虫本能远离紫外光的行为。通过向任意一只眼睛照射光线,研究人员能够引导蟑螂左转或右转,无需直接接触神经或肌肉。

该团队为蟑螂配备了紫外线灯盔和无线传感器背包,用于检测其停止运动的时刻。一旦运动停止,系统便激活紫外光以促使其移动。这种智能控制减少了不必要的刺激并节省了能源。

在测试中,电子昆虫在150次试验中均表现出稳定的反应,未出现习惯化现象。在迷宫式环境中,94%的个体成功逃脱——而普通蟑螂的成功率仅为24%。

据研究团队称,本研究首次证明了仅利用昆虫天然感觉系统——完全不依赖电刺激——即可实现对电子昆虫的行为控制。这种新型生物智能电子昆虫(BCI)模型显著降低了动物承受的生理负担,并提升了复杂环境下运动控制的可靠性。

项目负责人森岛启介强调了顺应而非对抗昆虫自然生物学特性这一原则的重要性。他表示:"我们的方法不是覆盖昆虫大脑,而是通过其自身感官进行引导。这使得系统更安全、更稳定、更具可持续性。"

这种基于光线的温和方法为开发低负担生物混合导航系统开辟了新途径,在灾害搜救、环境监测和侦察等领域具有应用潜力——尤其在传统机器人无法进入的狭小或高危区域。