機(jī)器魚

　　新浪科技訊 北京時間6月13日消息，據(jù)美國廣播公司報道，美國科學(xué)家最近以自然界中的魚為基礎(chǔ)，設(shè)計了一款能在水中游動最新電動機(jī)械裝置----機(jī)器魚。

　　科學(xué)家和工程師并沒有完全復(fù)制真魚的自然特征，只是借用了其中最有特點的一部分。華盛頓大學(xué)航空航天系副教授克麗斯蒂·摩根森將這稱作“生物啟發(fā)”。摩根森在接受采訪時表示，在大學(xué)生時代，她就一直在研究“仿生運動”，獲得博士學(xué)位后，開始為“自己一直從事的研究進(jìn)行有趣的應(yīng)用試驗。”事情一件接著一件，現(xiàn)在她的魚缸里有三條機(jī)器魚，它們能做某些工程師認(rèn)為根本不可能做的事。它們能彼此“對話”，呆在水下，甚至能調(diào)整自己的動作，例如游到一起或分散開來。

　　這個成就可不小，因為其他人研制的遙控魚必須不時浮到水面，當(dāng)然，不是像真魚一樣需要氧氣，而是為了浮出水面發(fā)送它們的數(shù)據(jù)，接收新命令。摩根森的機(jī)器魚可以在水下利用聽覺信號彼此交流，并通過壓力波傳輸數(shù)據(jù)。她也是從自然界獲得創(chuàng)作靈感的。她與漁業(yè)科學(xué)家朱麗婭·帕里什合作，研究真實世界里的魚類是如何彼此交流。這項研究最終使她擁有了自己的機(jī)器動物園，不過該動物園僅有三條機(jī)器魚組成，每條大小像一條10磅重的鮭魚。因為她的房間不夠大，不然她將建立一個更大的機(jī)械動物園。她表示，有一天她的魚群將增加到數(shù)百條，它們能被派遣到遙遠(yuǎn)的地方，用來監(jiān)控環(huán)境污染情況，在海底火山上留下標(biāo)記，當(dāng)然也能跟蹤敵方潛艇。

　　她的機(jī)器魚只能下沉大約8英尺，這是她的實驗室水池的深度。真正應(yīng)用到現(xiàn)實生活中時，這些魚必須能潛入更深，要達(dá)到這個目的是個不小的挑戰(zhàn)。另外，機(jī)器魚不能漏電，一條漏電的機(jī)器魚很快就會成為一條死魚。雖然一些其他研究人員已經(jīng)制作出逼真的機(jī)器魚，但是她的發(fā)明看上去并不像一條真魚。不過它們工作起來像條真魚，這些魚不是利用推進(jìn)器前進(jìn)，因為這種方法容易產(chǎn)生噪音、效率低，并且容易與雜草和繩子纏結(jié)在一起。摩根森的魚是借助鰭前后擺動產(chǎn)生的推力前行的。它們模仿了敏捷的金槍魚等，在后面三分之一的身體快速運動時，前面三分之二的身體仍然保持筆直狀態(tài)。摩根森說：“從工程學(xué)觀點來說，模仿金槍魚的運動方式很有好處，因為你可以將所有電子和材料塞進(jìn)一個堅硬的外殼內(nèi)，不用擔(dān)心它的柔韌性。工程師很難解決這個柔韌性問題。”

　　她的機(jī)器魚會按順序展開“對話”。她說：“當(dāng)輪到一條魚‘發(fā)言’時，它將發(fā)出一種信號，顯示交流方式、時間和日期。這些信號可能還包括它所在的位置或它們要追蹤的一些物體的信息。信息發(fā)出后，任何距離足夠近，能接收到相關(guān)信號的魚都會對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，并利用它。而且它們是依次做這些事情。”這個過程確保摩根森的機(jī)器魚能完成一些看似非常簡單的任務(wù)。它們既能游到一起，又能游向不同方向。因此，雖然這項技術(shù)并不完美，但是它已近取得了很大進(jìn)步。這些魚還能完成一些跟蹤任務(wù)。她表示，為了擴(kuò)大它們的應(yīng)用范圍，未來她的魚群中將包括具有不同能力的不同種類的魚。這個魚群將增加到數(shù)百條，但是隨著數(shù)量增加，一些問題也變得越來越突出。摩根森說：“它們收集數(shù)據(jù)所用時間將會更長，因為它們需要交換更多信息。這將對機(jī)器魚的可行性產(chǎn)生限制。”它們將需要比現(xiàn)在利用的普通電池更好的能量來源。

　　為了獲取更多信息，她將重新回到自然。摩根森和她的同事訓(xùn)練一些活魚，讓它們對刺激物起反應(yīng)，游向覓食區(qū)。結(jié)果顯示，沒必要所有魚都知道需要做什么。一些魚顯然是領(lǐng)導(dǎo)者，其他魚是追隨者，因此，只要有少數(shù)魚知道是前往覓食處的時間了，所有魚都會跟著這么做。她說：“這暗示了群體的交流方式。只要一條魚發(fā)出信號，所有魚都會仿照它的樣子做。”她的機(jī)器魚的大部分做法都與上述說法相符。一些魚只接收到一半數(shù)據(jù)，但是它們?nèi)阅芡瓿捎蔚揭黄鸹蚍稚㈤_來的任務(wù)。

　　機(jī)器魚

　　摩根森和她的學(xué)生在接下來的兩周內(nèi)將讓這些機(jī)器魚執(zhí)行挑戰(zhàn)性更大的任務(wù)。他們將要求這些魚追蹤一只遙控玩具鯊魚。這將對它們的追蹤能力進(jìn)行適當(dāng)測試。開始的試驗確實非常適度，因為摩根森實驗室內(nèi)的水池大小非常有限。摩根森說：“我們或許沒有那么多空間進(jìn)行研究，這也是我們?yōu)槭裁粗挥?條機(jī)器魚的原因。我們將設(shè)法利用華盛頓大學(xué)的游泳池進(jìn)行試驗。”她還打算在附近的華盛頓湖里試試運氣。她說：“我們知道我們能讓它們潛到8英尺深的水下，但是并沒有試驗已經(jīng)證明它們能潛入更深。而這個湖非常非常深。這些機(jī)器魚非常昂貴、很難被取代，因此我們不希望有一條丟失。”不過毫無疑問，有一天海洋將變成它們的樂園。(孝文)