科技日報記者 劉霞
受蝙蝠、鯨魚等生物利用聲波交流導航的啟發(fā)，美國賓夕法尼亞州立大學與德國慕尼黑大學科學家聯(lián)手，在12日出版的《物理評論X》雜志上發(fā)表重要研究成果：配備簡易聲學設備的個體微型機器人，能通過聲波協(xié)調(diào)形成具有環(huán)境適應能力的智能集群，其自組織行為堪比鳥群或魚群。
研究團隊首次證實聲波可作為微型機器人的控制媒介。這些理論模型中的機器人僅配備微型麥克風、揚聲器、振蕩器和電機等基礎元件，卻展現(xiàn)出驚人的群體智慧。每個個體都會自動將振蕩器頻率與群體聲場同步，并向最強聲源靠攏。
研究團隊從未預料到如此簡單的設計能產(chǎn)生這般精妙的集體行為。相較于活性物質(zhì)依賴化學信號的傳統(tǒng)控制方式，聲波通信具有顯著優(yōu)勢：傳播更快更遠、能量損耗極低，且系統(tǒng)設計更為簡潔。
雖然當前研究仍停留在計算機模擬階段，但研究團隊確信，任何遵循該設計的實體機器人群體都將呈現(xiàn)相同的智能特征。這種聲控微型機器人集群能在狹小空間靈活導航、形態(tài)受損后可自主重組，且具備環(huán)境集體感知功能。
這些特性使機器人集群能在災后環(huán)境勘探、污染物清理、靶向藥物輸送，以及環(huán)境監(jiān)測等多個應用場景中大顯身手。而且，即使個別機器人損壞，集群仍能保持整體功能，這種自我修復特性對傳感器網(wǎng)絡建設尤為重要。
最新成果標志著活性物質(zhì)研究領域的重要突破。該領域旨在研究自推進微觀生物和合成代理（從成群的細菌或活細胞到微型機器人）的集體行為。最新研究也為開發(fā)能在復雜環(huán)境中執(zhí)行任務的新一代微型機器人奠定了理論基礎。
