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远古生物重生用软机器人还原侧囊虫的运

发布时间:2025/5/29 10:28:27   
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美国卡内基梅隆大学的科学家利用软机器人技术,根据化石线索,模拟了侧囊虫的运动方式,揭示了这种已经灭绝的棘皮动物的生物力学特征和进化过程,为古仿生学提供了一个新的范例。

图片来源:卡内基梅隆大学工程学院

地球上的生命有着悠久而多样的历史,但我们对于那些已经灭绝的生物,往往只能通过化石来了解它们的外形和生活环境,而它们的行为和功能则很难复原。为了拓宽我们的视野,一些研究人员开始尝试用机器人来“复活”那些远古的生物,探索它们的运动和进化的奥秘。

最近,美国卡内基梅隆大学的机械工程系科学家,就用软机器人技术,还原了一种叫做侧囊虫的生物的运动方式。侧囊虫是一种海洋生物,存在于近4.5亿年前,远早于第一批恐龙。它们的体型很小,一般不超过10厘米,有一个扁平的圆形或椭圆形的身体,上面覆盖着由钙质骨板组成的硬壳。它们的身体下面有五个茎状附肢,可以用来在海底爬行或挖掘食物。它们还有一个中央口,可以吞咽泥沙中的有机物质。

图片来源:卡内基梅隆大学工程学院

科学家们使用化石来指导他们的设计,并结合3D打印元件和聚合物来模拟移动附件的灵活柱状结构来建造机器人。他们证明,侧囊虫或能在推动前进的茎状附肢的帮助下在海底移动,大范围扫掠式运动也许是其最有效的运动。他们还发现,增加茎状附肢的长度可显著提高动物的移动速度。

这项研究不仅为我们展示了侧囊虫的生活方式,也为我们揭示了它们的生物力学特征和进化过程。通过对比不同的机器人模型,科学家们推测,侧囊虫可能是最早利用茎状附肢运动的棘皮动物之一,而这一特征在后来的棘皮动物中逐渐消失,被其他的运动方式所取代。这也说明,侧囊虫可能是一个独立的进化支系,而不是棘皮动物的祖先。

尽管这项研究取得了一些有趣的发现,但是它也有一些局限性和挑战。首先,由于化石的不完整和不清晰,机器人的设计可能存在一定的假设和误差,无法完全还原侧囊虫的真实形态和功能。其次,由于缺乏侧囊虫的生理和神经系统的信息,机器人的控制和反馈可能与侧囊虫的本能和感知有所差异,无法模拟它们的自适应和学习能力。最后,由于实验的条件和环境与侧囊虫的原始生境有所不同,机器人的表现可能与侧囊虫的实际行为有所偏差,无法考虑它们与其他生物的相互作用和竞争。

科学家们表示,他们希望通过改进机器人的设计和控制,以及模拟更多的环境因素,来提高机器人的准确性和逼真度。他们还期望用软机器人技术来“复活”更多灭绝生物,从而增加对生物进化的理解。

远古生物以软机器人形式“复活”,是一种新颖而有趣的研究方法,它可以让我们更好地理解生物的运动和进化过程,进一步解释生物学和自然界的基本原理。这也是一种创造性的科技创新,它可以为我们提供一些灵感和启示,让我们可以从生物的形态和功能中学习,设计出更优秀的机器人和工程系统。



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