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圣路易斯华盛顿大学使用蝗虫的嗅觉，开发新的仿生机器人传感设备。

(图片来源于：圣路易斯华盛顿大学)

引言

昆虫，向来以嗅觉见长。一个甜甜的面包屑，就会吸引一大队昆虫“远道而来”。然而，圣路易斯华盛顿大学的工程师团队，通过研究蝗虫的嗅觉，设计新的仿生机器人感知系统，有望应用于安全领域。

研究人员

该大学工程与应用科学学院的生物医学工程副教授，Baranidharan Raman，使用高度敏感的蝗虫嗅觉器官，开发了“生物混合”型的鼻子。参与Baranidharan Raman的研究还有，工程方面的同事，材料科学副教授Srikanth Singamaneni，以及计算机科学与工程教授Shantanu Chakrabartty。

灵感来源

据Raman称，生物感知系统，比实际工程中的人工系统更加复杂，包括负责嗅觉方面的化学感知系统。尽管，嗅觉是原始感觉，但它仍保留在很多脊椎动物和无脊椎动物物种中。

“生物学正在聚焦于非侵入性，或者‘平衡’化学感知问题的解决方案，同样的设计和计算原则被到处复制。”Raman说，“所以，理解嗅觉器官处理的基本准则，对于受到生物学启发的工程解决方案，十分必要。”

研究发现

几年来，Raman研究了在相对简单的蝗虫大脑中，感觉信号是如何接收和处理的。他和他的团队，发现气味促进大脑内的动态神经活动，让蝗虫即使在和其他气味混合的情况下，也能够正确的辨别气味。在另外一项研究中，他的团队也已发现，蝗虫经过训练后，即使在复杂的环境下，例如和其他气味混合，或者在不同的背景情况下，也能识别特定的气味。

“为什么要重新发明人工的东西呢？为什么不利用生物学的解决方案？”Raman说，“这就是他的哲学所在。即使很尖端的小型化学传感装置，也只有少量的传感器。但是，如果你观察昆虫触须（他们的化学传感器所在的位置），有成千上万的传感器，而且具有各种各样的类型。”

团队在昆虫自由移动，探索和解码他们所处环境中的气味的时候，监测昆虫大脑的神经活动。

具体实现

这样的解决方案，也需要低功耗的电子元器件，搜集，记录和传输数据。Chakrabartty，在他的自适应集成微系统实验室中，开发了小型化的电子元器件，和Raman合作开发了这项研究用到的器件。

面临挑战

“狗的嗅觉系统，对于许多应用于工程的感觉系统来说，例如安全和医疗领域，仍然保持着领先水平，”Raman 说。“然而，训练这些动物的难度和耗时，以及缺少提取生物学系统相关化学传送信息的解码流程，构成了更大规模应用的主 53 27942 53 14939 0 0 3070 0 0:00:09 0:00:04 0:00:05 3070挑战。”

应用前景

科学家也透露，这个方案可以后应用于安全领域，例如爆炸物的安全检测等。

文章整理编译自：https://source.wustl.edu/2016/06/engineers-use-cyborg-insects-biorobotic-sensing-machines/

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