夏天到了，家里的蟑螂是不是又在蠢蠢欲動(dòng)了？

蟑螂這個(gè)東西，可以說是人人喊打，但是呢，也是“打不死的小強(qiáng)”。

既然如此，我們?yōu)槭裁床粨Q個(gè)思路，既然不能消滅它，那么為何不把蟑螂利用起來？

最近，新加坡南洋理工大學(xué)的研究人員就提出了一個(gè)想法，他們?cè)隗肷砩习惭b了裝配了紅外攝像頭、二氧化碳傳感器和溫度/濕度傳感器等功能的小型計(jì)算機(jī)芯片，這下子，蟑螂就能被遠(yuǎn)程控制，想讓它往哪個(gè)方向它就往哪個(gè)方向。 

研究人員表示，這種背上了計(jì)算機(jī)“背包”的蟑螂在未來還能用于執(zhí)行搜索和救援任務(wù)。沒想到吧，或許將來有一天，我們還會(huì)被蟑螂拯救。

這項(xiàng)研究目前已經(jīng)以論文的形式進(jìn)行了發(fā)表，感興趣的同學(xué)可以自取：

論文鏈接：

https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/2105/2105.10869.pdf

用電刺激控制蟑螂移動(dòng)，還能用于救援任務(wù)

可能不少同學(xué)和文摘菌有一樣的疑惑，這動(dòng)物世界種類千千萬，為什么偏偏要選擇蟑螂呢？

根據(jù)研究人員解釋，蟑螂主要可以通過神經(jīng)、神經(jīng)肌肉或感覺位置的電刺激進(jìn)行控制。同時(shí)由于昆蟲能夠通過自身提供大部分“能量”，因此需要構(gòu)建到計(jì)算陣列中的電能是最少的。

也正是得益于此，這種半機(jī)械蟑螂的“電池”壽命比同樣小尺寸的傳統(tǒng)機(jī)器人要更長(zhǎng)，一般來說可以運(yùn)行1個(gè)小時(shí)，這對(duì)于實(shí)際應(yīng)用而言也頗有助益。

從下圖可以看到，這只馬達(dá)加斯加蟑螂的尾部植入了電極，也就是左右兩側(cè)突出的附屬物。電流通過電極傳送到兩個(gè)尾須，引起轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)左側(cè)尾毛受到刺激時(shí)，蟑螂就會(huì)向右轉(zhuǎn)，反之則會(huì)向左轉(zhuǎn)。

通過這樣的方法，科學(xué)家們能夠輕易地控制蟑螂移動(dòng)的方向。聽上去和用槳?jiǎng)澊畈欢唷?/p>

不過，在整個(gè)過程中，蟑螂仍然能夠控制自己腿部的運(yùn)動(dòng)，這也就意味著，如果蟑螂一開始處于靜止不動(dòng)的狀態(tài)，首先可能需要其他的刺激讓它們動(dòng)起來。

研究人員表示，微型機(jī)器人要真正為搜救任務(wù)服務(wù)做好準(zhǔn)備，還有很長(zhǎng)一段路要走。其中主要的問題在于，電池的局限性、“運(yùn)動(dòng)的計(jì)算負(fù)載”和避障系統(tǒng)。

作為替代解決方案，他們開發(fā)了一種計(jì)算機(jī)和生物混合體，即這種半機(jī)械蟑螂，把微控制器和攝像頭連接到蟑螂背部。

這種半機(jī)械蟑螂結(jié)合了使用自定義控制算法和昆蟲本身的導(dǎo)航能力來探索復(fù)雜的地形，其“人體存在檢測(cè)”系統(tǒng)則使用了一種由自定義機(jī)器學(xué)習(xí)模型引導(dǎo)的紅外攝像頭。

因此，半機(jī)械蟑螂不僅能夠自主導(dǎo)航，還能夠在倒塌的建筑物等受損環(huán)境中找到和檢測(cè)人類。

基本行為銜接流暢，人類識(shí)別準(zhǔn)確度高達(dá)90%

俗話說，是騾子是馬，還是得拉出來溜溜。

那我們首先來看看這種半機(jī)械蟑螂的左右轉(zhuǎn)行為表現(xiàn)。

可以看到，蟑螂下達(dá)命令后能夠做到左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和加速。這些指令都是通過無線傳輸從一臺(tái)電腦，再傳到安裝在蟑螂背部的接收器上。然后，接收器對(duì)指令進(jìn)行解讀，產(chǎn)生相應(yīng)的電刺激，以此誘導(dǎo)蟑螂做出相應(yīng)的行為。

隨后，該團(tuán)隊(duì)通過將蟑螂放置在包含多個(gè)人類和非人類目標(biāo)的模擬環(huán)境中，測(cè)試了半機(jī)械蟑螂在這種復(fù)雜地形中的導(dǎo)航和尋找人類的能力。

研究人員表示，盡管事先缺乏任何障礙物信息，但蟑螂仍然能夠成功地引導(dǎo)自己穿越地形，再加上利用紅外攝像頭和人體檢測(cè)算法正確地對(duì)人類進(jìn)行分類，從而忽略非人類主體。

根據(jù)論文介紹，機(jī)載紅外攝像頭是一個(gè)32×32像素的小型傳感器，具有90度視野。研究人員表示，在離主體一米半的距離內(nèi)，系統(tǒng)在區(qū)分人類與其他對(duì)象方面的成功率為87%，當(dāng)把系統(tǒng)裝配在蟑螂身上時(shí)，整體成功率會(huì)提高到90%。

雖然由于硬件限制，尚無法實(shí)時(shí)跟蹤蟑螂，但研究人員希望在未來通過可以中繼到控制中心的低能量信號(hào)來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

小蟑螂也有大用處

其實(shí)，巧用蟑螂的構(gòu)想，在2014年就有了。

北卡羅來納州立大學(xué)電氣和計(jì)算機(jī)工程助理教授Alper Bozkurt說：“在倒塌的建筑物中，聲音是尋找幸存者的最佳方式?！?/p>

于是，研究人員為蟑螂安裝了帶有微型麥克風(fēng)的電動(dòng)背包，用于檢測(cè)最微弱的聲音。通過讓機(jī)器蟑螂進(jìn)入被地震襲擊的建筑物，就能幫助緊急救援人員找到幸存者。

“我們的目標(biāo)是使用帶有高分辨率麥克風(fēng)的生物機(jī)器人來區(qū)分聲音，比如人們呼救和無關(guān)緊要的聲音，比如管道漏水的聲音?！?/p>

“一旦確定了聲音，我們就可以使用配備麥克風(fēng)陣列的生物機(jī)器人來鎖定聲音來源?！?/p>

同樣的，這些蟑螂背上也背有一個(gè)“背包”，用于控制著它們的行為，這些裝置也都是直接連接到蟑螂的尾部，通過電刺激促使蟑螂向某個(gè)方向移動(dòng)。

這種“背包”配備了一組三個(gè)定向麥克風(fēng)，用于檢測(cè)聲音的方向，并將蟑螂引導(dǎo)到正確的方向。另一種類型配備單個(gè)麥克風(fēng)，可以捕捉來自任何方向的聲音，然后可以無線傳輸給急救人員。

這些蟑螂在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中“運(yùn)行良好”，專家們還開發(fā)了可用作“****圍欄”的技術(shù)，將生物機(jī)器人保持在某個(gè)區(qū)域，例如災(zāi)區(qū)。  

這項(xiàng)技術(shù)還可用于將生物機(jī)器人引導(dǎo)至光源，以便為生物機(jī)器人背包上的微型太陽能電池板充電。

隨著技術(shù)的發(fā)展，就連蟑螂這樣被我們討厭人人喊打的動(dòng)物也能派上用場(chǎng)，未嘗不是一件好事。那么問題來了，這樣的蟑螂，你敢愛嗎？