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Jan. 12 2017

看,一隻飛蛾開起了小車!

  • 看,一隻飛蛾開起了小車!

    看,一隻飛蛾開起了小車!

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科學家又在實驗室裡異想天開了,這次,他們把一隻雄性蠶蛾送進了「駕駛艙」,這是要做什麼?(內有多動圖)

接下來,我們要看到的是一段前所未有的駕駛畫面。今天的當班司機,是一隻飛蛾。

原影片來自:N Ando, S Emoto and R Kanzaki

看不清楚?再給「駕駛室」來個特寫:

圖片來自:N Ando, S Emoto and R Kanzaki

是的,一隻飛蛾。確切地說,是一隻成年的雄性蠶蛾(Bombyx mori),牠被固定在「駕駛艙」裡,腳踩著一顆球,控制著機器小車緩緩向目標移動。這個看起來喪心病狂的點子來自東京大學的幾位研究者。2013年時,他們就發表了折騰飛蛾的心得[1],而在2016年12月,改良版的「飛蛾車」影片又出現在《JoVE影片實驗期刊》上[2]。

被選作「司機」的蠶蛾們背部被固定在「駕駛艙」裡的一根細桿上,牠們的翅膀和腿依然可以活動。飛蛾腳下是一顆保麗龍球,它被下方的空氣輕輕托起,可以隨著飛蛾的運動向各個方向自由滾動,就像是軌跡球那樣。接下來,光學感測器會負責探測球的滾動,並將訊號傳遞給機械小車的控制系統。於是,小車就可以按照飛蛾「行走」的方向來運動了。

只要輕輕轉動小球,就可以將控制訊號傳遞給小車。/ 原影片來自:N Ando, S Emoto and R Kanzaki

不過,單是讓飛蛾們控制小車還不夠,把車開到目的地才是關鍵。指引飛蛾們到達「目的地」的東西是氣味,確切地說,是異性散發的費洛蒙。在小車前方,左右兩個風扇分別將周圍的氣味訊號送到牠的觸角前。接下來,嗅到「異性訊號」的雄性蠶蛾就會邁著獨特的步伐,轉動保麗龍球,指引兩輪小車向氣味源頭前進了。

遺憾的是,氣味源頭只是人為放置的費洛蒙成分,在終點並沒有另一半在等牠……/ 原影片來自:N Ando, S Emoto and R Kanzaki

「開上車」的飛蛾們還能準確追蹤氣味訊號嗎?研究團隊對此進行了測試。結果發現,和那些能夠自由行動的對照組一樣,開著小車的飛蛾們也總能成功抵達目標,所用的時間也與對照組接近。

做完這實驗還不夠,研究員繼續給飛蛾司機增加了難度:他們人為地製造兩側輪子的不平衡,讓車子總是偏向一邊;或是減慢小車的反應速度,製造時間延遲,然後再觀察「司機」們的表現。

右側的小車經過人為調整,總是容易順時針跑偏,不過「飛蛾司機」還是順利到達了氣味源頭。/ 原影片來自:N Ando, S Emoto and R Kanzaki

然而,把飛蛾送進駕駛艙到底是要做什麼?研究員說,他們的目標是為造出更好的氣味探測機器人提供參考。

探測某種氣味,並順著線索找到氣味的源頭,這是一項非常有用的功能,在尋找災難受害者、爆炸物和違禁品時都用得上。但目前為止,機器人仍無法完全勝任。而很多動物,包括蠶蛾在內,都是氣味追蹤的好手,機器人研發者自然希望能從牠們身上尋找靈感。

然而,來自動物的氣味探測行為模式能夠直接用在機械上嗎?在這裡,研究員就用簡單直接的方式進行了驗證。此外,研究者認為他們的「飛蛾車」對生物學家同樣有用。「飛蛾司機」們所處的環境有很多參數可以調節,這能幫助生物學家研究更多昆蟲在不同條件下的氣味探測表現,以及牠們如何學習、適應新的環境。

這些研究員甚至還設想,或許也可以直接讓「飛蛾司機」走上崗位,去做點氣味探測工作。不過,究竟要對雄性蠶蛾做怎樣的改造,才能讓牠們放棄雌性散發的費洛蒙,轉而追逐違禁化學品呢?這我們就不得而知了……

不管怎麼說,這項無脊椎動物交通學進展(誤)大概會成為搞笑諾貝爾獎的有力候選者吧……

參考資料:

http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-3182/8/1/016008/pdf
http://www.jove.com/video/54802/insect-controlled-robot-mobile-robot-platform-to-evaluate-odor
http://www.sciencemag.org/news/2017/01/watch-moth-drive-scent-controlled-car

撰文:芸香

編輯:窗敲雨

本文來源於果殼網(微信公眾號:Guokr42),這是一個開放、多元的泛科技主題網站,提供負責任、有智趣的科技主題內容,歡迎關注他們。如需轉載請直接聯繫media@guokr.co

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