人类从昆虫上获得的灵感(自然界中,昆虫也具有人类一样的智慧)

具有铰接式机构的可压缩机器人，灵感来自昆虫的简单性。图片来源：Kaushik Jayaram，动物启发运动和机器人实验室

作者：Neil Savage 是美国马萨诸塞州洛厄尔的自由撰稿人。

人类的大脑包含令人印象深刻的860亿个神经元，但昆虫的神经元却少得多。蜜蜂用大约100万个神经元管理其所有的复杂行为，而微小的Megaphragma mymaripenne黄蜂只用不到1万个神经元。研究昆虫如何执行关键任务让科学家们了解到机器人如何在处理能力有限的情况下实现复杂的行动，并指出要在苍蝇和蟑螂的规模上建造它们。

一支空中的、家蝇大小的机器人队伍可能被证明有助于将传感器送到难以到达的地方，提供远程检查，例如，管道内或从森林树冠收集数据。由于它们的重量，它们在人类周围使用也应该是相对安全的。美国西雅图华盛顿大学自主昆虫机器人实验室的机械工程师Sawyer Fuller说："最重要的是，它们提出了工程师可以借鉴的设计挑战。从设计受到极端规模限制的机器人中可以学到很多东西。我们将学习如何制造高效的航空电子装置。我们将找出制造机械的新方法。这将迫使我们成为超小型的。"

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特别是，由于昆虫规模的机器人可能只携带约100毫瓦的电力，它们的设计正促使研究人员重新思考如何纳入智能。美国科罗拉多大学博尔德分校负责动物启发运动和机器人实验室的机器人学家Kaushik Jayaram说："昆虫被认为比脊椎动物更简单，所以也许它们有更简单的处理或智能机制。"

一种方法可能是将一些控制决策从处理器转移到机器人的物理设计中，本质上是将智能植入身体。例如，富勒正在研究一个需要迎风转向的飞行机器人。传统的方法是由传感器检测风向，然后由中央处理器控制机器的方向。富勒发现，他可以简单地在机器人的后部添加鳍，空气在它们周围流动的方式会自动将机器人转向风向，而无需任何额外的传感器。

模仿昆虫的感觉系统也可以在不增加动力需求的情况下提高性能。在风洞测试中，富勒发现苍蝇不仅通过视觉来控制它们的导航，而且还通过风对它们触角的压力来感知空气速度。他说，将不同的、低分辨率的传感器结合起来，可能比试图在一个微小的身体上安装一个复杂的摄像头更有效。

然后还有一个机会，那就是微型机器人能够撞上一个物体而不遭受重大损害，因为相对于它们的机械强度，碰撞的力量很小。Jayaram正试图利用这一原理来模仿蟑螂。蟑螂在接近墙壁时不会放慢速度，而是直接冲向墙壁，并利用力量将身体向上倾斜来爬。贾亚拉姆已经在手掌大小的机器人蟑螂身上展示了类似的能力，他还希望建造一分钱大小的机器人，凭借其几何形状，可以模仿蟑螂折叠身体的方式，挤过小至3毫米的缝隙。

Fuller正在研究飞行机器人，其大小和大黄蜂差不多，重量和牙签差不多，翅膀由碳纤维支撑的聚酯薄膜制成。他说，除了自然界激发的特定功能外，工程师们还可以学习以类似于自然界的方式进化他们的机械设计和控制系统，根据之前迭代的成功和失败来调整每个版本。富勒说，大自然 "同时进化了身体和控制系统。在工程学中，你学习如何设计一个控制系统，或者你学习如何设计一个好的机器人手臂。但这种同时做这两件事的学科并不常见。"

Jayaram也确信，弄清昆虫如何处理挑战将为科学家们指出解决方案。"当我们开始建造需要与现实世界对接的更复杂的机器人时，大自然可以成为一个强大的老师。"