神奇的“電子昆蟲”

在未來，如果有一只飛蛾停靠在你的窗戶上，那你可要當(dāng)心了，因?yàn)椋苡锌赡苁且粋€(gè)新型“特工”——這就是新一代的電子昆蟲。

早在1990年，在托馬斯·伊斯頓的科幻小說《雀鷹》中就有了用“微機(jī)電系統(tǒng)”遙控動物的想法。書中，人們通過基因工程使動物體形變大后，在其體內(nèi)植入控制系統(tǒng)，從而控制該動物。美國國防部高級研究計(jì)劃局(簡稱DARPA)由此獲得靈感，在飛蛾及甲蟲等活生生的昆蟲體內(nèi)植入微機(jī)電控制系統(tǒng)。隨著這些昆蟲的成長，器官把遠(yuǎn)程控制的芯片和線路包在里面，繼而成為神奇的“昆蟲特工”。

半蟲半機(jī)器

昆蟲特工的原型是機(jī)器人。

作為微小型機(jī)器人的一個(gè)新概念，“仿昆蟲機(jī)器人”在上個(gè)世紀(jì)90年代初就被提出。它是基于對昆蟲運(yùn)動機(jī)理的分析，模仿昆蟲飛行的原理而設(shè)計(jì)的。目前，科學(xué)家已經(jīng)造出了只有50克的飛行“機(jī)器人”，它不僅能升空而且可以在空中停留15秒。

以往模擬昆蟲制造的機(jī)器間諜蟲有著種種缺陷，如能源問題。機(jī)器間諜蟲體積小，可攜帶的能源也少，要在行動的同時(shí)驅(qū)動間諜探測器芯片，就只能工作很短時(shí)間。

開發(fā)“半機(jī)器昆蟲”也許能有效地解決這些問題——把電腦芯片植入昆蟲體內(nèi)，神經(jīng)系統(tǒng)與體內(nèi)的硅片長在一起，一只真正的電子蟲就這樣誕生了。而加載在它們體內(nèi)的間諜程序，可以遠(yuǎn)程控制它們的飛行肌肉，達(dá)到窺探敵情的目的。另外，昆蟲本身運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生的熱量和機(jī)械動力就可以用來為微載荷提供動力，因此，不需要安裝電池或其他動力系統(tǒng)。

百米之外定位

DARPA的目標(biāo)是，要在百米之外利用電子遙控全球定位系統(tǒng)控制這種“生物機(jī)械混合體昆蟲”，讓蟲子停在距目標(biāo)5米的范圍內(nèi)隨時(shí)待命，并把視頻或其他傳感數(shù)據(jù)發(fā)回給操縱者。

一旦達(dá)到目標(biāo)，該昆蟲必須無限期停留在那里，或者一直停留到獲得新指示為止，而且必須能向五角大樓發(fā)回來自有關(guān)傳感器的數(shù)據(jù)。

DARPA想要植入昆蟲的裝置是微機(jī)電系統(tǒng)，這種技術(shù)把用來作電腦芯片基礎(chǔ)的微型硅芯片植入裝置作為一個(gè)平臺，各種微系統(tǒng)載荷都可以裝到這個(gè)平臺上，并通過傳感操縱或?qū)ハx進(jìn)行直接的肌肉(或神經(jīng))干預(yù)，以控制昆蟲運(yùn)動、提供動力以及傳感當(dāng)?shù)丨h(huán)境。

昆蟲為先鋒

DARPA的研究人員已經(jīng)可以透過電擊刺激肌肉來控制一只煙草天蛾的翅膀振動：對肌肉刺激頻率加快時(shí)，天蛾的翅膀也就振動加速，一直達(dá)到起飛時(shí)需要的速度。

控制速度的是一塊芯片，另一塊芯片則用于控制天蛾的飛行方向。電脈沖進(jìn)行不同的刺激時(shí)，天蛾的肌肉就作出相應(yīng)的反應(yīng)。塑料探測器芯片是在天蛾由蛹蛻變?yōu)槌上x前七天植入蛹內(nèi)的。

在DARPA贊助的另一項(xiàng)研究中，主角變成了小甲蟲，它的學(xué)名叫“六月鰓角金龜”。

加州大學(xué)的研究人員將電極植入成蟲的腦部，通過改變正負(fù)電流來控制蟲子的降落和起飛。當(dāng)科學(xué)家對甲蟲的腦部施加負(fù)極電脈沖的時(shí)候，甲蟲翅膀的肌肉就開始活動，并能很快起飛；而當(dāng)脈沖變?yōu)檎龢O時(shí)，翅膀停止拍打，甲蟲開始準(zhǔn)備“著陸”。正負(fù)極快速切換的時(shí)候，你就可以看到甲蟲起起落落。

應(yīng)用前景廣闊

由于芯片的體積過大，而昆蟲的體積過小，所以目前只能植入有限的芯片來操控它們簡單的飛行動作。

科學(xué)家們正在設(shè)法縮小相關(guān)組件，以便在昆蟲體內(nèi)裝入更多探測裝置從事情報(bào)偵察任務(wù)。他們希望能夠駕馭昆蟲的天賦本能，更精確地將它們引導(dǎo)到欲偵測的目標(biāo)附近。

這些半機(jī)器昆蟲除了充當(dāng)間諜以外，也有其他的用途，如可以跟蹤目標(biāo)、幫助彈道導(dǎo)彈鎖定攻擊對象，還可以去建筑物、巖洞或其他人類無法進(jìn)入的地方收集爆炸物線索，甚至還能用在緊急救援上，即利用它體積小的優(yōu)勢輕松穿過倒塌房屋的縫隙，找出幸存者的下落。

千萬不要小看它們，在未來，半機(jī)器昆蟲的編制將和人類的海陸空三軍一樣，除了蜻蜓、甲蟲和飛蛾等飛行昆蟲外，地上跑的、海里游的動物都將大顯身手。