什么东西长着鸟羽毛,飞起来像只鸟,但却不是鸟? 科学GIF

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像鸟儿一样飞翔的“鸽子机器人”

标题里的谜语,你猜出答案了吗?没错,就是图中这只,以假乱真的鸽子机器人。

人类一直梦想可以制造出像鸟儿一样自由,飞行的仿生航空器,但鸟类控制其自身飞行的生物力学和,生理机制十分复杂,人类至今还不能,完全模拟这种行为。

要想让机翼实现,类似鸟类翅膀的灵活、多变性,就必须深刻理解鸟类,骨骼和肌肉的运作方式、羽毛间的相互作用,还需要找到合适的材料。

最近发表在《科学》《科学·机器人》上的两篇文章带给,我们惊喜,斯坦福大学的研究人员设计并,制造出一款模仿鸟类的仿生飞行器。这种飞行器的机翼带有真正,的鸽子羽毛,工作时可以在机械传动装置的控制下模拟,鸟类翅膀的伸缩状态。

在分析了大量形态,各异的鸟类翅膀后,研究人员发现相邻的羽毛是通过一种钩状,微结构结合起来的。正是在这种“尼龙搭扣”的帮助下,翅膀可以在运动中连贯而协调,地调整形态。
为满足仿生机翼的要求,研究人员根据鸟类翅膀结构制作出,人造腕骨和指骨,再连接上普通鸽子的羽毛。羽毛间使用一种人工合成的,弹性筋膜固定,它可以发挥“尼龙扣”的作用,保证相邻羽毛在伸缩过程,中不因为间隔过大而失去协同效应。

通过风洞测试后,装上了仿生机翼的飞行器,被成功放飞。这架飞行器在空中可以灵活自由,地调整姿态,迅捷地转向、爬升、俯冲,好似一只“机器飞鸽”。这项研究,或将推动人类开发出,拥有更灵活机翼的飞行器。

细菌“开”出的美丽花朵

某个普通的清晨,美国加州大学圣地亚哥分校物理学理学院的,一位博士生照常检查自己的细菌培养皿。但这一次,他惊奇地发现,培养皿中出现了一种,谜一样的花朵图案。

这些培养皿原本是为,另一项研究准备的,其中培养了大肠杆菌(Escherichia coli)和不动杆菌(Acinetobacter baylyi)两种细菌。

研究发现,图案的出现源于两种细菌移动,能力的差异。与名字正好相反,在琼脂表面,大肠杆菌几乎无法移动,然而不动杆菌却能够凭借,菌毛快速移动。但是当这两种细菌同时,存在时,大肠杆菌却能够搭上不动杆菌,的便车,和它一起扩散。

不过大肠杆菌似乎不是位“好乘客”。观察发现,在大肠杆菌密度,较高的区域,不动杆菌的移动能力也,会受到限制。因此,大肠杆菌较多的区域,细菌扩散速度会比较慢,这样就形成了“花瓣”的轮廓。而那些细菌密度小、扩散速度快的区域,就形成了“花瓣”的主体。

首个活体机器人诞生了

说到机器人,我们可能会立即想到由,钢铁铸成的冰冷机械体。但如果告诉你,用活细胞做成的机器人不仅,软绵绵的像细胞团一样具有弹性,而且还能够运动,你能够想象吗?

最新发表在《美国科学院院刊》的一项研究就展示了首个,由爪蟾细胞制成的活细胞机器人,这种全新的机器人被称作“Xenobots”。

研究人员把爪蟾的,胚胎干细胞提取出来,然后制备成单个的干细胞。研究人员会继续培养,干细胞,然后诱导它们分化,最后变成活体机器人的关键,组成单元——皮肤细胞和心肌细胞。两种细胞按什么比例混合,组合成什么形式,都是按照计算机模型给出,的结果来执行的。

尽管其外表看起来只是一,小团细胞,但xenobots能够朝着特定,的方向移动,并且被切开后,还能自行复原,具有强大的,延展性和可塑性。研究人员把这种由活,细胞构成的机器称作定制生命系统(Bespoke Living system),相比于合成(于合成,)材料铸成的机器,活体生命系统在结构和,功能上拥有更强的可塑性。

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