如果有一天你被埋在地震废墟里,石头缝里突然钻出来一只快十厘米长的大蟑螂,背上还驮着电路板、摄像头和一根针,估计没有人会想这是救援队,估计大概会先吓一跳。
但澳大利亚昆士兰大学和新南威尔士大学的研究人员,还真准备这么干。8月27日,昆士兰大学介绍了一种他们开发的“Paraborg”,可以理解成“急救半机械蟑螂”。相关论文已经发表在《Advanced Science》上。[1]
地震、矿难或者建筑坍塌以后,废墟深处那几米最难处理。人钻不进去,大一点的机器人也塞不进去。研究人员设想的是,先让背着摄像头的蟑螂进去找人,确认位置以后,再让另一只带着医疗设备的蟑螂跟进去,做一些最基础的医疗操作。
先别脑补成一群蟑螂背着肾上腺素在废墟里冲锋,现在离真的给伤员打针还远得很。
我看这篇论文的时候,一直在想另外一件事:机器人都做到今天这个程度了,为什么还要折腾一只真的蟑螂?
这次用的不是厨房里常见的德国小蠊,而是北昆士兰巨型穴居蟑螂Macropanesthia rhinoceros。实验里的个体体长大约8.4—8.7厘米,体重34—40克,没翅膀,身体又厚又壮,放在蟑螂界大概属于重装步兵。研究人员给它背上的电子控制设备和注射装置总共大约17克,它依然能正常移动。
所谓“遥控”,也没有复杂到给六条腿各装一个控制器。蟑螂的触角本来就是很重要的机械感觉器官,研究人员刺激一侧触角,它会产生类似“这边碰到东西了”的感觉,于是往另一边转。腹部后方的尾须对空气扰动很敏感,本来就是蟑螂发现身后危险、迅速逃跑的重要感觉器官,刺激这里,可以让它往前走。
所以整套控制逻辑非常朴素:往左、往右、往前。
至于它到底怎么走,研究人员基本不管。面前突然有块石头,先抬哪条腿;脚底踩空以后怎么恢复平衡;身体钻进一个歪七扭八的缝里以后怎么调整姿势,这些事情蟑螂自己会处理。
这也正是为什么微型机器人没有大家想象中那么好造。你造一台机器狗,空间很大,电池、电机、减速器、摄像头、雷达和计算机都能往里面塞;但当整台机器人只有几厘米长的时候,这些东西并不会很听话地按照比例一起缩小,尤其是电池和驱动系统。
更麻烦的是,动物觉得再普通不过的“走路”,换成机器人以后其实是一个非常复杂的控制问题。六条腿什么时候抬、落在哪里、哪几条腿负责支撑,踩到松动石块以后怎么调整重心,陷进沙土以后怎么爬出来,全都需要机械结构、传感器和算法实时处理。
偏偏地震废墟还不是机器人比赛提前搭好的障碍场,里面可能同时有碎石、钢筋、木头、玻璃、松散砂土,以及各种根本无法预先建模的缝隙。可蟑螂不需要你替它解决这些问题,因为演化已经替工程师调试了几亿年。
所以生物混合机器人这个思路,说穿了其实有点“不讲武德”:既然大自然已经造好了一套这么优秀的六足底盘,我为什么还要从零开始再造一次?我给它加个方向盘不就行了。
2025年就已经有研究团队一次控制20只半机械蟑螂,让它们在存在障碍和坡度的沙土地形中集群移动。[2]所以让蟑螂钻进废墟找东西,本身并不算特别新的想法。这篇论文真正往前拱了一步的是:以前主要负责“找”,现在开始研究找到了以后能不能顺便干点活。
于是研究人员给蟑螂装了一根针。
而我觉得整篇论文最有趣的工程设计,反而就是这根针。因为蟑螂身上每一克负重都很宝贵,如果为了自动注射再背一个微型电机和液体泵,整套设备很快就会越来越重。研究人员最后选了一个特别朴素的办法:柠檬酸,加碳酸氢钾。
对,就是这么朴素。
平时把两种物质分开装,需要注射的时候,先由弹簧机构把针头发射出去,同时破坏隔膜,让柠檬酸和碳酸氢钾混在一起。接下来发生什么,中学化学基本都学过:开始冒二氧化碳。
它的本质其实和泡腾片差不多。
我们泡泡腾片的时候,那些气“呲呲呲”跑掉也就算了。工程师舍不得让这些气白跑,于是把CO₂憋在一个小腔体里,让气压推动橡胶活塞,再把药液挤出去。
化学反应物和真正要注射的液体是隔开的,不是让蟑螂给你打一针柠檬酸加碳酸氢钾。
所以这只蟑螂背上不仅有一个针筒,还背着一个袖珍的化学动力装置。看起来多少有点土法炼钢,但这个设计其实挺漂亮:不用再塞一个泵,也不用给泵额外配电池,两个简单化学品就把压力源解决了。
那新闻里经常提到的“72%成功率”,到底成功到了什么程度?
研究人员让5只蟑螂完成了25次完整试验,每次都要依次通过三个检查点,然后靠近目标、调整姿态、发射针头并完成注射。25次实验全部成功通过三个检查点。单纯把蟑螂遥控到指定区域,在这个实验条件下已经做得相当稳定。
容易翻车的是最后那一下。
25次里有18次成功把液体注入硅胶模拟目标,完整任务成功率72%。剩下7次里,5次是因为离得太远,针头飞出去以后撞上目标又弹了回来;另外2次就很有蟑螂特色了:针都准备发射了,它突然转身,于是一针扎墙上了。
如果已经靠到目标15厘米以内,成功率可以提高到大约95%。研究人员还把自动注射机构单独固定起来,在离体猪皮上测试了10次,成功9次。
所以把这项研究说成“蟑螂已经可以钻进废墟给伤员送药”,还是说早了。现在主要测试的是硅胶,猪皮实验也只是单独测试注射机构。真到了人身上,还会碰到衣服能不能穿透、扎什么位置、用什么药、剂量多少、怎么消毒、谁来判断伤情,以及钢筋混凝土下面无线通信还能不能稳定工作等一大堆问题。
更何况,它终究是一只活的蟑螂,不是遥控汽车。
这也是生物混合机器人最有意思、同时也最麻烦的地方。蟑螂会疲劳,会对反复的电刺激逐渐出现习惯化,不同个体对刺激的反应也不完全一样。另一方面,我们现在也不能非常随意地说一句“昆虫肯定没有感觉”。
2022年一项系统综述按照8类神经和行为证据评估昆虫是否可能具有疼痛体验,其中成年蜚蠊目,也就是蟑螂和白蚁这一类,满足了6项,被作者认为具有较强的痛觉相关证据。[3]
如果以后真的一次放出去几百上千只,电极怎么植入、刺激做到什么程度、任务结束以后怎么处理这些动物,都会变成实际问题。
至于灾难救援到底应该用动物还是纯机器人,我倒觉得不用非选一个。大型机器人搬设备,机器狗进高危区域,无人机做测绘和热成像,搜救犬的鼻子到今天依然很难被机器完全复制。
半机械昆虫如果真的成熟,最适合它们的,可能就是那些最窄、最乱、普通机器实在塞不进去的最后几米。
再往前想,这件事就开始有点40K的味道了。
这只蟑螂其实已经不太像“一个动物背着一台机器”。腿是执行器,肌肉提供动力,触角和尾须负责感知,神经系统管步态和平衡,人类又给它接上了一层电子控制。
芯片、电机这些叫hardware,程序叫software,神经、肌肉、细胞这些活的生物组织,有时候会被叫作wetware,湿件。
这个词放在这里还真挺合适。
研究人员做的事情其实很简单:有些活,血肉本来就干得很好,那就别费劲重新造了,直接接进机器里用。
这让我想到《群星》和《战锤40K》里两种完全不同的技术想象。
《群星》的机械飞升,是觉得血肉这套东西太麻烦,会老、会病、会死,科技发展到最后干脆全部换掉。
40K里经常能看到另一种更阴森的路线。血肉没有消失,反而被机械系统直接拿来继续用。大脑能处理信息,就继续用大脑;神经和肌肉能完成控制,就让它们留在机器里面。机仆就是这种思路最极端、也最让人不舒服的体现。
把今天这只实验室里的蟑螂直接叫成40K机仆肯定过头了,但那个思路确实有点像:
如果血肉本来就很好用,我们为什么一定要先把它扔掉,再费劲用金属和硅重新造一遍?
而且从工程上说,血肉确实很好用。肌肉柔软、轻巧、能量效率高,还能一定程度上自我修复;皮肤本身就是一张同时感知压力、温度和损伤的传感器阵列;神经系统可以在很低的功耗下完成非常复杂的实时控制。
这些东西,演化已经折腾了几十亿年。
未来的人类会走哪条路,现在没人知道。也许会越来越机械化,也许会把人工器官、电子设备、机械结构和生物组织一点点接在一起,最后连“哪部分算人、哪部分算机器”都懒得分。
今天这只背着电路板和针筒、在实验室里往硅胶靶子爬的蟑螂,至少已经给了我们一个挺有意思的提示:
机器的未来,未必非得把生命甩掉。
有时候,血肉本身,就是很好用的机器。
参考
- ^Le HN, Phan PT, Fitzgerald L, et al. Paraborg: Paramedic Cyborg Insects for In Situ Emergency Drug-Delivery. Advanced Science. 2026. DOI: 10.1002/advs.76973.
- ^Bai Y, Tran Ngoc PT, Nguyen HD, et al. Swarm navigation of cyborg-insects in unknown obstructed soft terrain. Nature Communications. 2025;16:221. DOI: 10.1038/s41467-024-55197-8.
- ^Gibbons M, Crump A, Barrett M, et al. Can insects feel pain? A review of the neural and behavioural evidence. Advances in Insect Physiology. 2022;63:155–229. DOI: 10.1016/bs.aiip.2022.10.001.
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