《亚洲免费人成视频》

一半昆(🃏)虫一半机械(😀)，活蜻蜓无人机试飞成功，开启半机械化生物时代

喜欢科幻电影的朋友都知道，广义的赛博格（(🚔)Cyborg）指的就是半生物半机械。但如今(🐁)这并(💨)非只是科幻，科技已经将其变(🐷)成现实。

一直以来，仿生学家都期望能够模仿造物主鬼斧神工的生物设计和构造。虽然科学家已经尽可(📃)能地从各个方面模仿自然界中昆虫的飞行来制造微型无人机，然而目前还没有(🦆)任何机械仿生无人机能够(🌐)比得上昆虫本身的飞行效率和机动(🛴)性。

但你见过半机械活蜻蜓吗？科学家通过基因编辑技术，设计出一半是昆虫、一半是机械的活蜻蜓机器人(🔉)，而且还试飞成功了。

一(🦀)家位于马萨诸塞(❣)州剑桥市的研发公司 Draper 就提出来一种“双赢”的方法——将(🤔)科技与生物相结合，用技术改造蜻蜓本身，使其获得可控制及自主导航飞行功(🚠)能。这家初创公司源自麻省理工学院。

Draper工程师们将微型导航技术、合成生物技术以及神经科学技术相结合，开发出一种新型混合无人机系统——可控制的“蜻(👛)蜓无人机”。这只蜻蜓名为“DragonflEye”，它背(🏉)了一个(🕸)指甲大小的控制“背包”，里面配置了太阳能电池、控制器和传感器，可供操作人员远程控制(🔗)。

在全球蜂群锐减的情况下，DragonflEye的微型引导 “背包技术(🚾)”系(🛑)统(🚆)将能够协助昆虫进行授粉，并且有望通过检测蜂群的(🌳)飞行模式、迁徙及整体健康状况等找出其数量减少的可能原因。

举例(👭)而言，蜜(🌲)蜂作为自然界最重要(🕋)的授粉昆虫之一，每年为美国农业贡献(🛂)超过 150 亿美元的产值，但其种群密度却在最近 25 年来缩减了一半，这其中实际上存在相当的市场空间。

图 | 一比一大小的蜻蜓模型及(🤠)第一代背包导航系统，包括能量收集、导航及光刺(🙆)激模块等

与传统生物机器人相比，DragonflEye 的独特(🕹)之处在于，它不需要“欺骗”昆虫的感受器或直接(🗣)控制它的肌肉，而是使用光学电极来对经过基因编辑的昆虫神经系统发号施令。

这意味着，蜻蜓可以在保留其原生飞行技能的前提下被操控飞行，而(🆙)这是其他微型空中机器人所不具备的。

“DragonflEye 代表的是一类全新的微型飞行器，比其他任何(🕯)人造飞行器都更加微小、轻盈和隐秘。” Draper公司生物医学工程师兼该项目首席研究员Jesse J. Wheeler称。“这种飞行器将能量收(🥓)集、运动感知、算法、微型化以及光遗传学（optogenetics）等各种先进技术都集成在一个昆虫能够负载的微型背(🍑)包系统中。”

研究团队表示，之所以选择蜻蜓而不是别的昆虫作为实验对象，主要是因为蜻蜓(🕹)拥有诸多优点：

·(🍜) 蜻蜓广泛存在，取材方便；

· 蜻蜓在仅有约 600 毫克的重量下，能实现 9 倍重力加速度(🗡)，并且体积小，擅于长途飞行；

· 与机械飞行机器(😁)人相比，蜻(📢)蜓机(🦊)器人可以通过捕食自(🐚)行补充能量，而(🌼)控制系统的能源也可以通过太阳能解决(👮)，因此(🚯)在续航和效率方面更有优势。

图 | DragonflEye下一步研发将集中在增加监测与控制功能及减少控制背包重量(🔨)方向上

DragonflEye 项目是 Draper 公司与霍华德·休斯医学研究所（Howard Hughes Medical Institute，HHMI）下属的新型科研机(🏪)构 Janelia Farm 所属团队合(📡)作的成果，该团队开发出一种(🏠)新(📟)型光遗传学工具，能够从微(🐭)型背(🤨)包向蜻蜓神经系统中与转向相关的特定神经元发送“控制命令“。

这项由霍华德·休斯医学研究所研究员 Anthony Leonardo 领导的前期(📮)研究，进一步增强了研究者对蜻蜓神经系统中控制飞行的“转向神经元”的深入(🔁)理解。这些研究者们尝试利用合成生物技术，将具有类似于眼睛感光功能的基因片段嵌入蜻蜓(🌨)的“转向神经元”中，从而使这些神经元(🏧)具有光刺激敏感性。

Draper公司的研究者则致力于(🍹)开发(🍍)一种称为“光极”（optrodes）的微型光学结构，能够从微型背包系统发出光脉冲，进入蜻蜓的神经索(♏)并激活其特定的“转向神经元”。

传统光纤过于坚硬，不适于包裹(🌂)蜻蜓微小而脆弱的神经索。所以，Draper公司开发出一种新型柔性“光极”结(👜)构，能够以亚毫(❇)米级精度弯曲光束，从而能够精准地定位(⛳)神经激活的靶(🐉)向位置，并且不会损坏相邻的成(🌒)千上万的神经元。

“总有一天，这类工具（光极）也会(🐫)用于改进人类的医学治疗，提升(🈳)疗效的同时副作用更小”，Jesse说。“我们的柔性光极技术提供了一种新的解决思路，使得微型诊断、(💎)安全接入微小神经目标以及高精准药物递送等成为可(🔳)能。”

这(🚓)种“蜻蜓无(⏫)人机”目前已经成功实现了试飞，但从严格意义上(😒)讲，其实是蜻蜓本身的自主飞行。但 Draper 公司在各相关领域完善的技术解决方案，则是制造这种神奇的生物机器人的关键所在。

以下是该公司的部分技术解决方案：(🤒)

定位、导航及授时（PN&T）：通过(🐪)精密硬件(🦈)技术、全面的算法及软件开发技术，以及独特的基础(📞)架构等，开发并提供新型PN&T系统解决方案，来解决引导、导航和控(🛁)制问题。包(📔)括从高精准的洲际、潜射弹道导弹的惯性解决(🤠)方案(🤷)，到炮射弹药的集成惯性导航系统，再到GPS不适用的苛刻环境下士兵导航等解决方案。

自(😵)主系统：通过综合其任务规划、PN&T、情境感知(🍙)等技术，开发和部署用于海、陆、空以及水下(🗄)需求的自主系统。这(🔵)些自主(🌎)系统依复杂度(🎆)不同分为涉及人(👙)类干预的系统和没有人类干预的完全(⌚)自主系统。

微系统：通过定制封装与互连技术相结合，将超高集成(👣)密(🔘)度（iUHD）的异构组件模块使得系统在保证功能性的同时，尺寸足(🚗)够微小。

图丨蜻蜓背包导(⚾)航系统的各个组件

生物医学解决方案：Draper公司(Ⓜ)的生物医学方案解(🎥)决能力主要集中在(🕧)微系统、微电子、计算建模、算法开发以及图像和数据分析等应用上，主要涉及生物医疗及相关领域。具体包括应用于可穿戴或可植入的医疗装置、(🌱)器官辅助(🧕)装置以及药物递送系统等的MEMS、微流控以及纳米结构技术等(🍝)。

材料工程及微加工：Draper公司在宏观、微观及纳观尺度范围设计、表征及加工不同材料的(🤶)专业技能。在多尺度范围理解材料的物理性质及行为，对于成功利用其设计(〰)组件或系统是至关(🧢)重要的。

【亚洲免费人成视频的相关新闻】