新少年·未来课堂|微纳机器人:小机器解决大事情
新少年 | 2024-10-29 11:40:08原创
王超 来源:鲁中晨报
一、盲盒屋
小到看不见 在人体里“来去自如”
微纳机器人:小机器解决大事情
提到机器人,许多人首先想到的是人形机器人,或是流水线上的工业机器人。
你知道吗?有一种小到用肉眼看不见的微纳机器人,正在帮助人类解决一系列“微小”的大事情。
浙大研究人员研发的“穿上”磁性涂层外衣微纳机器人。
这么小的机器人能做什么呢?是用什么材料制作的?它们又是如何运动、如何工作的呢?今天我们一起了解一下,我国科学家研制的微纳米机器人。
帮人类解决“微小”的大事情
微纳机器人,指的是单体尺寸在微纳米级别,能自主执行一系列复杂动作的机器。
运用在军事领域,它就是“蚂蚁士兵”,能引爆特种炸药、破坏电子设备与电脑网络、施放化学制剂等;运用在建筑领域,它可以检测建筑物的裂缝、腐蚀和损坏情况,并进行及时修复……而其中最重要、最有前景的领域,则是医学。
受限于现有医疗器械的可达范围,当前许多复杂的手术仍无法完成。但微纳机器人则能轻松进入人体肺部末端支气管、细小血管分支等传统医疗器械难以触及的区域,实现精准治疗。它能在磁场的引导下精准搏杀肿瘤细胞,被称为“肿瘤克星”。
试想一下,未来的某一天,当你生病后,医生既没有给你开药打针,也没有给你做手术,而是往你的血液里植入一个微小的机器人。这种机器人探测到病灶后,游过动脉和静脉,直接对病灶进行治疗,那将是多么令人惊喜的事情!
微纳米机器人可以直接进入癌细胞内部,释放药物或进行精确的手术。
让它动起来,还要动得可控
要让一个比头发丝还小得多的机器人在人体中“婉若游龙”,难度可想而知。
以血液运输为例,动脉里的血液流动速度非常快,微纳机器人怎么控制?怎么停?这就好比在一条湍急的河流里,一艘小船怎么样才能锚定、停泊?怎么实现逆流而上?怎么负载物品?这是第一个科学挑战。
微纳机器人的主流运动方式包括化学驱动、磁场驱动、生物驱动。
化学驱动虽然响应速度快,但寿命短,若使用催化剂,化学反应的燃料不可避免地会对人体产生有害影响。
物理驱动包括磁场、光场、声场和电场驱动,但它们或是受限于磁场强度,或是无法穿透人体组织,又或是控制精度较低。
生物驱动利用生物体(如细菌、精子)的自主运动能力,生物兼容性更好,但是控制精度较低……每一种驱动方式都有各自的优缺点。
建造一辆“足够结实的车”
“我们的任务就是设计一辆‘足够结实的车’,配备一个合格的司机,可以顺利通过一路上非常复杂、动态多变的环境,最终保障‘货物’的高效送达。”
深圳市人工智能与机器人研究院微纳机器人中心主任俞江帆介绍。
这辆“足够结实的车”如何建造?
在俞江帆看来,未来10年可以落脚在三个方面:首先通过改进控制算法和材料,并集成人工智能和机器学习技术,实现更高的定位精度和自主操控能力;其次,依托于群体智能技术的发展,提升微纳机器人集群的协同能力;同时,还要开发和使用更加生物相容且可降解的材料,减少对生物体的免疫反应和毒性。
有了这辆“足够结实的车”,微纳机器人将成为人类探索微观世界的得力助手,帮我们解决更多大事情。
二、奇趣谷
“网红狼”被喂成“胖球”!
“它现在就吃点肉,素食一般不吃了。”最近一年,可可西里一匹向人类乞讨食物的野狼成了青藏公路旁的常客,随着网络传播,它也成为了一匹“网红狼”。
不过,这匹野狼现在的状况却让人担忧。因为不断被人投喂,这匹最初毛发凌乱、瘦到皮包骨头的狼,现在不但体型变得滚圆,还会向过往车辆撒娇讨食。
大约一年前,这匹野狼开始出现在青藏公路附近。为了近距离拍到这匹野狼,有人给它投喂了食物,引诱它靠近。
久而久之,这匹狼尝到了甜头,看到有人停车,还会主动上前讨食。随着投喂的人多了,这匹狼还会挑食。
现在,这匹狼已经习惯了与人类亲近,并且开始依赖人类的投喂。由于食物充足,这匹狼肉眼可见地胖了起来,这也引起了动物学家们的担忧。
“网红狼”前后对比照片。
中国科学院西北高原生物研究所研究员连新明表示,给野生动物投喂人类的食物,相当于让它摄入高盐,容易给它的健康带来隐患。
不仅如此,现在,这匹狼不但自己在青藏公路边过上了被人投喂的生活,它还带来了越来越多的同伴,形成了一个在路边讨食的狼群。最多的时候,工作人员在“网红狼”经常活动的周边,发现了12匹野狼。
狼依赖人给它投喂的这种方式生存,狼的野性和整个种群的生存规则就会发生变化,对整个生态的平衡和原真性造成破坏。目前,当地管理部门已经多次发布通告,严禁人们投喂野生动物,并在相关区域设立了警示牌;同时,当地警方也在重点区域加派了警力,加大巡护力度,及时劝阻路边停车和投喂野生动物的行为。
专家提示,自然界的生态系统是一个复杂的食物链,动物生老病死、优胜劣汰本来就是自然规律,动物生存自有其法则。在遇到野生动物时,人们最好的选择就是“不打扰”。
三、魔卡荟
437.1公里!
“亚洲第一长洞”长度刷新
近日,贵州绥阳双河洞第23次国际洞穴科学考察成果发布,目前双河洞共有115个洞口相连通,长度刷新至437.1公里,纵深维持在912米,仍位列世界第三,为亚洲第一长洞。
科考队员在使用探测仪器测量洞穴数据。
考察期间,双河洞古生物化石的数量和种类均有所增加。科考人员陆续在双河溶洞群的根洞、金竹林湾风洞、陈华塘水洞和大路坎消坑等共计新发现大熊猫个体化石6具,发现中华鬣羚、苏门答腊犀等大量有蹄类动物化石材料。
科考队员在双河溶洞群内开展工作。
自20世纪80年代末以来,双河洞已历经22次国际联合科学考察。在多年的科考探测活动中,科考队发现了大量地质遗迹点以及许多古生物化石、洞穴生物,为洞穴地质、环境、生物多样性研究提供了丰富且极具价值的研究材料。
411万平方米!
我国首个汽车试验场试运行
汽车试验场是进行汽车产品质量鉴定、新产品研发认证、标准研究验证等的专用场所,在汽车开发生产过程中有十分重要的作用。近日,我国首个全融合汽车综合试验场试运行。
该汽车综合试验场位于江西上饶,总占地411万平方米,道路有效测试总长超过65公里,包括高速环道、动态广场、智能网联测试区等16个试验模块118种特种道路。
测试场里这段近8公里的高速环道最高时速可达330公里,弯道最大倾角达到了44.43度
在这里既可以测试传统燃油汽车,也可以测试新能源汽车;既可以测试小轿车等乘用车,也可以测试大客车、大货车等商用车。
其中在智能驾驶测试区域,采用“北斗+5G技术”,为无人驾驶汽车、网联汽车等提供近百种功能测试场景,同时为车辆试验和信号感知、数据分析等提供全过程全要素的技术支持。
责任编辑:张尧