蒼蠅原來是機(jī)器人

楚杰

蒼蠅機(jī)器人起飛

研制機(jī)器蒼蠅的科學(xué)家羅伯特伍德來自哈佛大學(xué)，他一直將薄翼式機(jī)器人作為自己研究的重點。2007年，在羅伯特伍德的帶領(lǐng)下，美國哈佛大學(xué)的科學(xué)家們首次研制出了一款體型小巧的機(jī)器蒼蠅，用來偵察有毒物質(zhì)。

為了讓機(jī)器蒼蠅看起來更像是真正的蒼蠅，研究人員在研制過程中使用了激光加工技術(shù)。借助激光，科學(xué)家們成功制造出了極其纖薄的碳纖維薄片，通過這些薄片，他們又成功地將機(jī)器蒼蠅的各種功能組件連接在了一起。此外，為了讓機(jī)器蒼蠅身上的某些部分可以運動起來，專家們還使用了一些在電場作用下可以改變形狀的高分子化合物。

羅伯特伍德接通外部電源后，機(jī)器蒼蠅便開始“飛”了起來——它的碳纖維翅膀大約有15毫米的長度，每秒可以來回?fù)渖?20次。研究人員通過配套遙控器的控制，已經(jīng)可以使機(jī)器蒼蠅向各個不同的方向飛行了。

營救搜索顯神通

后來，羅伯特伍德帶領(lǐng)同事們又開始對機(jī)器蒼蠅進(jìn)行了新的改進(jìn)。一直以來，科學(xué)家們最希望它能在救援和偵察中發(fā)揮作用。例如，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生房屋倒塌時，機(jī)器蒼蠅將能代替人類從事高風(fēng)險工作，避免不必要的傷亡。

在設(shè)計中，羅伯特伍德和他的同事有個特別的做法，就是讓急救人員將數(shù)千個回形針大小的飛行機(jī)器人分散到整個災(zāi)區(qū)，讓它們?nèi)蓽y生命跡象。雖然有一些機(jī)器蒼蠅可能撞碎窗口的玻璃或陷入死角，但是有些還是可以從裂縫和下塌橫梁中逃出來的。每當(dāng)找到幸存者時，它們便會在原地等待并使用其剩余的能源向營救人員傳遞搜救結(jié)果。所以哪怕只有1%的蒼蠅能夠幸存，探測任務(wù)也可以成功完成。

為什么是蒼蠅

蒼蠅是自然界最有天分的空氣動力學(xué)家。一只小小的家蠅可以在 1 秒內(nèi)轉(zhuǎn)彎 6 次，它們能夠定點盤旋、俯沖、在空中直上直下、向后飛、翻筋斗、停在天花板上；食蚜蠅甚至能夠定點盤旋，往前飛到另一地點，再分毫不差地回到原來盤旋的地方，堪稱動物界的“精確制導(dǎo)”高手。蒼蠅這種令人吃驚的飛行能力，讓羅伯特伍德及他的研究團(tuán)隊十分感興趣。

經(jīng)過無數(shù)次的反復(fù)試驗，羅伯特伍德研究團(tuán)隊研制的機(jī)器蒼蠅在功能上越來越接近真的蒼蠅。它們和真正的蒼蠅擁有相同的飛行結(jié)構(gòu)，包括機(jī)身（外骨骼）、發(fā)動機(jī)（飛行?。?、傳動機(jī)（胸）、機(jī)翼（翅膀），雖然每部分的功能都比較簡單，但已經(jīng)足夠保證其自身能自如飛行，且能夠像真蒼蠅一樣，每秒也有120次扇翅。

用特殊材料制成

羅伯特伍德和他的同事非常注重制作機(jī)器蒼蠅的選材，既要保證效果也要價格合適。所以他們現(xiàn)在使用的是制作精良、硬度適中的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，代替了之前激光微細(xì)加工技術(shù)的超薄材料。這樣一來，一只蒼蠅的造價還不到10美元。

經(jīng)過材料的恰當(dāng)選擇，現(xiàn)在最新版機(jī)器蒼蠅不但造價低而且它的重量只有60毫克，與雙翅類昆蟲的重量幾乎一樣，而其自身的推力將近是它們的兩倍，這跟真正的蒼蠅幾乎完全一致。

解決了材料問題，接下來便是機(jī)器蒼蠅如何獲取能源的問題了。羅伯特伍德和他的同事估計如今壓縮過的最好的鋰電池也要50毫克，占了機(jī)器蒼蠅體重的一半，而且這也只能維持它飛行5～10分鐘。為了增加飛行時間同時減輕電池重量，他們必須增加電池的能量密度，或者開發(fā)自給能量技術(shù)，比如在它背上安裝一個太陽能電池板，再或者將其翅膀的振動轉(zhuǎn)換成電流等等。

未來的“超級間諜”

群居昆蟲能完成的任務(wù)非常復(fù)雜，足以令人類驚嘆。例如，在沒有設(shè)計圖紙的情況下，白蟻們依然能夠建造出一種比自身大數(shù)百萬倍的建筑物。羅伯特伍德和他的同事們正在研究如何讓機(jī)器蒼蠅也能夠掌握這一本領(lǐng)，這樣就可以使成群的簡單機(jī)器人去完成復(fù)雜的任務(wù)。

在未來的機(jī)器蒼蠅身上，將會安裝許多傳感器和微型攝像機(jī)，因此它們能做的事情很多。比如可以用來發(fā)現(xiàn)森林火災(zāi)；在未來登上新星球后，機(jī)器蒼蠅也可以代替航天員，在各種復(fù)雜條件下完成拍照、攝影、取樣等工作；而在未來戰(zhàn)爭中，機(jī)器蒼蠅甚至可以帶上微型炸藥，飛到敵方總部，將其指揮官炸死或炸毀指揮中心的所有儀器?？傊瑱C(jī)器蒼蠅將完成“007”也完成不了的任務(wù)，成為名副其實的“超級間諜”。

在取得初步勝利后，羅伯特伍德和同事們透露目前他們還在加緊研發(fā)一種完全自主的機(jī)器人昆蟲，這大概需要5年。5年以后，這些設(shè)備可能已經(jīng)不再是什么神秘裝備，就像現(xiàn)在的電子產(chǎn)品一樣開始融入我們的日常生活。也許，那時當(dāng)一只蒼蠅從我們頭頂飛過時，我們還需要仔細(xì)辨別一下，看看這只蒼蠅是不是機(jī)器的。endprint