化身|開啟深海探索新紀元|深海探險家|效率超越機器人|水母

admin 2024-07-18 阅读:11

在一项前卫的研究中,加州理工学院(Caltech)的科学家们正计划将地球上最古老的生物——水母,变身为深海的高科技探索者。这项研究的创新之处在于,只需花费 20 美元的材料成本、一台 3D 打印机,还有一些特制的水母“帽子”,就能实现这一宏大目标。

水母:地球上最古老的生物

水母的起源可以追溯到至少五亿年前,是地球上最古老的生物之一。这些年来,尽管它们的生物学结构相对稳定,即由大约 95% 的水构成的铃形头部和一簇触手,但它们的栖息地却因人类的环境影响而不断变化。

从仿生水母到真正的水母

最初,Caltech 的研究团队打算创造一种模仿水母的机器人,用以进行深海探索。尽管该机器人的原型——地球上最节能的游泳者,在自然界中表现出色,但机械仿生生物却无法完全匹敌真正的水母。

于是,研究小组的领导者、航空和机械工程教授 John Dabiri 开始考虑另一种选择:将机器人技术带给真正的水母。

提升水母游泳速度和效率

加州理工学院(Caltech)的 Dabiri 实验室近日取得重大进展,他们开发出一套能提升水母游泳速度和效率的装置。这种装置不仅能够携带传感器,还能够维持水母的中性浮力。这使水母有望成为深海探测的有效工具。

研究团队首先设计了一种起搏器般的植入装置,能够控制水母的游速。配装这种植入装置的水母能以正常速度的三倍速度游动,只需消耗两倍的能量。随后,团队又设计了一种“外壳”装置,这种 3D 打印出来的帽子状装置不仅可以容纳电子器件和传感器,还能让佩戴者游得更快。这种流线型的帽子“就像箭头的尖端”一样,能够让水母在专门搭建的三层垂直水族馆中,以比正常水母快 4.5 倍的速度游动。

未来的可能性

Dabiri 的团队相信,这些生物机械混合体有望帮助收集以往只能通过使用昂贵的研究船舶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垂直上升和下降,但研究人员相信,经过进一步的工作,这些生物机械混合体将能在任何方向上完全可控。他们还需要开发一套能够承受深海压力的传感器阵列,但团队对此充满了信心。

Dabiri 表示:“众所周知,海洋对于决定我们地球上的当前和未来气候至关重要,我们对海洋的了解,尤其是离开海洋表面的了解,仍然非常有限。我们的目标是通过一种非常规的方法来改变这一状况,这种方法受到成功探索整个海洋的少数动物之一的启发。”

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