科学家通过在水母体内嵌入微电子设备,制造出仿生水母,使其能够游得更快并收集数据。
它们可用于监测气候变化。
这听起来更像是科幻小说而非科学事实,但研究人员已通过在这些随处可见的海洋无脊椎动物体内嵌入微电子设备,制造出仿生水母,希望借此部署它们来监测和探索全球海洋。
研究人员表示,一个小型假体使水母游动速度提高三倍,且效率更高,同时并未对这些动物造成任何明显的应激反应,因为它们没有大脑、中枢神经系统或痛觉感受器。
下一步将测试控制水母游动方向的方法,并开发微型传感器,以对温度、盐度、酸度、氧含量、营养盐和微生物群落等海洋状况进行长期测量。他们甚至设想安装微型摄像头。
“这非常具有科幻色彩,充满未来感,”斯坦福大学生物工程师、本周发表于《科学进展》(Science Advances)期刊的研究合著者Nicole Xu表示,“我们可以将这些仿生水母派往海洋的不同区域,监测气候变化迹象或观测自然现象。”
研究的另一位合著者、加州理工学院机械工程教授John Dabiri补充说,最初的目标将是深海探测,因为在大深度下的测量是我们对海洋认知的一大空白。
“基本上,我们会将仿生水母投放到水面,让它逐渐下潜到更深的水层,看看它究竟能下潜到多深,并仍能带着数据返回水面,”Dabiri补充道。
该研究使用的是一种常见水母,称为月亮水母,其直径为4至8英寸(10至20厘米)。
水母通过收缩肌肉使伞状身体收拢,然后放松,从而在水中推进。该假体基本上是一块芯片、一节电池和刺激肌肉的电极,它使水母更频繁地搏动身体,类似于起搏器调节心率的方式。该假体直径为八分之十英寸(2厘米)。
水母在受到刺激时会分泌黏液。研究人员表示,研究过程中并未出现此类反应,且在移除假体后,这些动物能够正常游动。
“我们会注意避免伤害水母,”Dabiri表示。
Dabiri表示,目前已有许多用于研究近海表层海洋的现有技术,包括卫星以及名为“风帆无人船”(saildrone)的机器人帆船。
但在深度超过约65英尺(20米)的海洋中,人们对其认知会逐渐减少。研究人员只能依赖从船只上部署的仪器(运行成本高昂),或使用较小的水下航行器,而后者由于储能限制,通常仅能运行一天左右,Dabiri补充道。
“水母已经存在超过5亿年,在此期间,它们的身体结构基本保持不变,因此探究是什么使它们如此特别,以及我们如何从中学习,是非常有趣的,”Xu表示。
“因为我们利用的是具有自然游动动作的动物,我们希望它们不会像潜艇那样干扰环境,从而使我们能够拓展可监测的环境类型,”她补充道。





