在科幻巨作《終結(jié)者2》中，T-1000機(jī)器人以其獨(dú)特的液態(tài)金屬變形能力，讓觀眾們大開眼界。而令人興奮的是，這一曾經(jīng)只存在于電影中的奇妙構(gòu)想，如今正逐步走出科幻，邁向現(xiàn)實(shí)。
加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校的一支研究團(tuán)隊(duì)，在知名科學(xué)期刊《科學(xué)》上發(fā)表了一項(xiàng)引人注目的研究成果。他們開發(fā)的小型機(jī)器人，能夠集體協(xié)作，實(shí)現(xiàn)形狀的自由變換，甚至在固態(tài)與類似流體狀態(tài)間靈活切換。這一突破性進(jìn)展，無疑為未來的機(jī)器人技術(shù)開啟了全新的想象空間。
該研究團(tuán)隊(duì)在馬修·德夫林的帶領(lǐng)下，致力于探索如何創(chuàng)造出能夠根據(jù)需求排列成任意形狀，并具備多樣物理特性的機(jī)器人集體。他們借鑒了自然界中的奇跡——胚胎發(fā)育過程，從中汲取靈感。
馬普分子生物學(xué)與遺傳學(xué)研究所的奧特·坎帕斯教授指出，研究團(tuán)隊(duì)通過觀察胚胎發(fā)育的延時(shí)影像，發(fā)現(xiàn)胚胎組織在發(fā)育過程中能夠巧妙地在固態(tài)和流體態(tài)之間切換，從而精準(zhǔn)地塑造出各種器官。受此啟發(fā)，他們開始思考如何將這一特性融入機(jī)器人設(shè)計(jì)中。經(jīng)過深入研究，團(tuán)隊(duì)聚焦于胚胎組織細(xì)胞的三大特性：細(xì)胞間的相對(duì)移動(dòng)性、通過信號(hào)分子實(shí)現(xiàn)定向移動(dòng)的能力，以及細(xì)胞間的粘附性。基于這些特性，他們成功設(shè)計(jì)出了具有相似功能的細(xì)胞狀機(jī)器人。
這些機(jī)器人內(nèi)部配備了電動(dòng)齒輪，使它們能夠在集體內(nèi)部自如移動(dòng)；同時(shí)，磁鐵確保了它們之間的緊密連接。更為先進(jìn)的是，光探測(cè)器使它們能夠接收帶有偏振濾光片的手電筒發(fā)出的指令，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制。在光信號(hào)的指引下，兩個(gè)由20個(gè)機(jī)器人組成的集體，能夠相互靠近、接觸并形成穩(wěn)固的“橋梁”，承受近5公斤的重量；它們還能組合成立方體，支撐起重達(dá)70公斤的成年人。這些機(jī)器人還能圍繞物體流動(dòng)，形成互補(bǔ)形狀，并硬化以充當(dāng)工具，如扳手等。坎帕斯教授激動(dòng)地表示：“這正是我們所夢(mèng)想的《終結(jié)者》式的變形。”
然而，盡管這些機(jī)器人在功能上取得了顯著進(jìn)展，但在尺寸上仍與《終結(jié)者》中的微型化仿生金屬合金相去甚遠(yuǎn)。目前，這些機(jī)器人的直徑約為5厘米。坎帕斯教授坦言：“好消息是，我們并不需要將機(jī)器人縮小到生物細(xì)胞的大小。只要達(dá)到100微米甚至1毫米的尺寸，就已經(jīng)足夠令人驚嘆了。”然而，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)仍面臨巨大挑戰(zhàn)，微型化問題亟待解決。供電問題也是當(dāng)前的一大難題。這些機(jī)器人由鋰離子電池供電，持續(xù)運(yùn)行時(shí)間約為半小時(shí)。電力消耗主要集中在形狀切換過程中，而一旦形狀固定，所需電力極少。然而，目前每個(gè)機(jī)器人都需要手動(dòng)充電，這對(duì)于大規(guī)模的機(jī)器人集體來說，無疑是一個(gè)巨大的障礙。研究人員提出了無線充電的可能解決方案，但這需要實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離充電技術(shù)。
坎帕斯教授強(qiáng)調(diào)：“我們必須明確，我們距離《終結(jié)者》中的機(jī)器人還很遙遠(yuǎn)。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)并非一朝一夕之事。如果你與從事微機(jī)電系統(tǒng)研究的人員交流，就會(huì)知道這是一項(xiàng)多么艱巨的任務(wù)。”但他同時(shí)也表示，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)為如何實(shí)現(xiàn)類似T-1000材料的功能提供了寶貴的范例。他們希望通過這一研究，能夠激發(fā)更多人的熱情，共同推動(dòng)這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
