北美觀察家(微信ID:FocusHairun)編輯 餘為民
透過將蘑菇的菌絲體（類似根狀的結構）生長到機器人的硬體中，以康奈爾大學為首的研究團隊開發了兩種機器人，它們能夠利用真菌產生的電訊號以及對光的敏感性來感知和響應環境。
這些機器人是生物混合機器人領域的最新成果。該領域的科學家致力於將植物、動物細胞或昆蟲等生物材料與合成元件相結合，創造出部分是活體、部分是工程結構的混合實體。
雖然生物混合機器人目前還未走出實驗室，但研究人員希望有一天機器人水母能夠探索海洋，精子驅動的機器人能夠用於輸送生育治療，而“電子蟑螂”可以在地震後搜尋倖存者。
“計算、理解和作為響應的行為機制存在於生物界和人造世界中，而生物系統在大多數情況下比我們的人造系統更擅長這些工作，”該研究的高階作者、康奈爾大學機械與航空航天工程教授羅伯特·謝潑德（Robert Shepherd）說。他領導著該校的有機機器人實驗室。
謝潑德補充道：“生物混合化是嘗試從生物世界中尋找可以利用、理解並控制的元件，以幫助我們的人造系統更好地工作。”
部分真菌，部分機器研究團隊首先透過一個簡單的網上購買的實驗包，在實驗室中培育了杏鮑菇（Pleurotus eryngii）。研究人員選擇這種蘑菇是因為它生長迅速且簡單。
他們培養了蘑菇的菌絲體，這些線狀結構可以形成網路，能夠感知、交流並輸送營養物質——有點像大腦中的神經元。（可惜，稱它們為“蘑菇機器人”並不完全準確，因為蘑菇只是真菌的果實，而這些機器人實際上由類似根狀的菌絲體提供動力。）
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這類研究展示了真菌在機器人領域的巨大潛力，特別是在開發更具韌性和環境適應能力的生物混合機器人方面。
在設計未來的機器人時，工程師們從動物界汲取了許多靈感，製造出模仿生物運動、感知環境甚至通過出汗調節內部溫度的機器。有些機器人甚至結合了活體材料，例如肌肉組織細胞，但這些複雜的生物系統很難保持健康和功能性。畢竟，要讓一個機器人“活著”並不容易。
菌絲體是蘑菇的地下營養結構，具有多種優勢。它們能夠在惡劣條件下生長，還可以感知化學和生物訊號，並對多種輸入做出反應。
“如果你考慮一個合成系統，比如任何被動感測器，我們通常只用它來執行一個目的。但生物系統能夠對觸控、光、熱，甚至一些未知訊號做出反應，”Mishra解釋道。“這就是為什麼我們認為，未來的機器人需要能夠在不可預見的環境中工作，我們可以利用這些生物系統，任何未知的輸入進來，機器人都會做出響應。”
然而，將蘑菇與機器人結合不僅僅需要技術知識，還需要多學科的協作。
Mishra解釋說：“你必須具備機械工程、電子學、一定的真菌學、神經生物學以及訊號處理方面的知識，所有這些領域的知識都需要結合在一起，才能構建這種系統。”
Mishra與來自不同學科的研究人員合作。他與布魯斯·約翰遜（Bruce Johnson），一位神經生物學和行為學高階研究員合作，學習如何記錄菌絲膜中類神經元離子通道攜帶的電訊號。卡西·霍奇（Kathie Hodge），農業與生命科學學院的植物病理學與植物-微生物生物學副教授，教他如何培養乾淨的菌絲體，因為當你往真菌中插入電極時，防止汙染是一個巨大的挑戰。
Mishra開發的系統包含一個能夠遮蔽振動和電磁干擾的電氣介面，能夠即時準確記錄和處理菌絲體的電生理活動。此外，控制器則受到中央模式發生器（一種神經迴路）的啟發。該系統讀取原始電訊號，處理並識別出菌絲體的節律性尖峰，然後將這些資訊轉換為數字控制訊號，傳送給機器人的執行器。
團隊已經制造出兩種生物混合機器人：一種是類似蜘蛛形狀的軟體機器人，另一種是帶輪子的機器人。
這些機器人進行了三項實驗。
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在第一個實驗中，機器人分別透過自然的菌絲體訊號尖峰反應行走和滾動。
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接著，研究人員使用紫外線刺激機器人，導致它們改變步態，展示了菌絲體對環境的反應能力。
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在第三個實驗中，研究人員完全覆蓋了菌絲體的訊號，表明他們可以控制這一生物系統。
這一研究的是首次對於機器人和真菌的領域的融合。“這種專案不僅僅是控制機器人，”研究員Mishra說，“它還在於與生物系統建立真正的聯絡。因為一旦你聽到了訊號，你也就理解了正在發生的事情。也許這個訊號來自某種壓力。你看到的是物理反應，因為這些訊號我們無法直接視覺化，但機器人卻將其視覺化了。”
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