變成半機械

拯救全世界

在《星際迷航》中，博格人（Borg）是半有機物半機械的賽博格，身體上裝配有大量人造器官及機械，能夠同化其他種族的生物和科技特征。

如果博格飛船上有蟲子，那或許是半機械蟑螂的模樣。

注：以下內容可能會引起身體不適或心情不快，不建議在吃飯時瀏覽。

天降大任于蟑螂

馬達加斯加蟑螂，成年時長到 6 厘米（2.4 英寸），有「攀爬好手」之名，當感覺有危險時，它會讓空氣快速通過背部的孔從而發出嘶鳴聲。

科學家從它們的偉岸身姿上，看到了它們「進化」成半機械昆蟲的潛力。

由日本理化學研究所領導的一個國際研究團隊，設計了一個遠程無線控制蟑螂的系統，近日將成果發表在科學期刊 npj Flexible Electronics。

圖片來自：CNET

首先，研究人員用特別設計的「背包」，將無線腿控模塊和鋰聚合物電池連接到蟑螂胸部，電脈沖可以刺激蟑螂的神經系統，控制它朝左或朝右移動。

「背包」根據模型蟑螂的身體建模并用彈性聚合物 3D 打印，完美貼合蟑螂曲面，能在胸部固定一個多月。

而發送和接收信號需要有持續的供電，否則當電池耗盡電量，蟑螂就能自由來去，畫面令人血壓飆升。

所以，研究團隊又在蟑螂腹部安裝了給電池充電的超薄太陽能電池模塊，讓它逃不出手掌心。其功率輸出達到 17.2 mW，比目前最先進的活體昆蟲能量收集裝置高出約 50 倍。

考慮到腹部在運動時的變形，不讓太陽能電池模塊阻礙蟑螂的正常行動，研究團隊測試了許多種電子薄膜，最終采用了比人類頭發細約 17 倍的 0.004 mm 薄膜，它大約可在蟑螂的腹部粘附一個月。

這也是本次研究比起半機械昆蟲前輩的長處——在更長的時間內控制蟑螂。

當一切準備就緒，你就可以用無線遙控系統，遠程對蟑螂為所欲為了。按下按鈕，你讓它向右轉，它絕不向左。

研究團隊指出，有朝一日，這些蟑螂可以用來監測環境或災后搜索救援，抵達人類難以觸及的地方。

但目前的研究成果只有無線運動控制系統，還沒有配備傳感器和攝像頭。其中，攝像頭需要更多的電力，就算能夠使用，分辨率也會非常低。

所以，現在只能給你快意恩仇的掌控感，或者用來嚇唬被蒙在鼓里的朋友。

因為有了超薄太陽能電池，未來我們還可以期待更多昆蟲加入，研究團隊看好甲蟲和蟬。

想象一下，當人類談笑間指揮一支半機械昆蟲隊伍，這場面將是多么壯觀。當然，前提是它們不會失去控制。

不過，蟑螂的行動違背了自我意愿，這個過程是否很痛苦？研究人員指出，根據與昆蟲有關的研究，蟑螂不會感到疼痛。再說了，廣東蟑螂很擔心你，你不一定很擔心它。

人才輩出的半機械蟑螂界

再來看看半機械蟑螂的「前浪」們，個個非等閑之輩。

早在 2012 年，北卡羅來納州立大學的研究人員就對蟑螂下手了，主角同樣是大型馬達加斯加蟑螂。

圖片來自：North Carolina State University

當微控制器連接到蟑螂的觸角和后部感覺器官，產生的電荷會使蟑螂認為它撞到了什么東西，或者遇到了什么威脅，從而移動到你想讓它去的方向，甚至走出一個規劃好的曲線。

蟑螂可能以為這是它的自由意志，實則被人類遠程控制。而人類對它的期待是，在狹小的空間里尋找災難幸存者。

2018 年，康涅狄格大學研究團隊創造了一種微電路，控制蟑螂的方式也是讓蟑螂相信自己遇到了障礙。

相比前人的進步在于，微電路實現了對半機械昆蟲更可靠和精確的控制。

具體來說，它能夠檢測蟑螂的 6 度自由運動、線性和旋轉加速度，以及周圍的環境溫度，因為環境溫度也會影響昆蟲移動的方式和位置。

圖片來自：the Dutta Lab

康涅狄格大學電氣和計算機工程助理教授 Dutta 對它寄予厚望：從搜索、救援到國防，半機械昆蟲有大量有用的應用，但現在仍處于「幼蟲」階段，它未來的高科技兄弟可能會拯救你的生命。

半機械蟑螂還有更多的使命。2013 年前后，神經科學家 Greg Gage 推出了「蟑螂意念控制器」RoboRoach，將其作為教育體驗，幫助學生初步了解神經回路。

蟑螂手術用具 .

世界上有太多無法治愈的神經疾病，學習神經科學又有一定門檻，RoboRoach 這類工具是為了讓學生在更早的年齡學習神經科學，他們中或許有人能成為解決問題的科學家和工程師。

讓蟑螂戴好控制單元、電池和電極，學生可以通過免費的手機應用，微刺激蟑螂的觸角神經，短暫地無線控制蟑螂的左右運動，并記錄活的神經系統組織的變化。

Greg Gage 表示，對蟑螂來說，這不是一個很痛苦的體驗，它們適應得也很快。簡言之，沒有一只蟑螂在實驗中受到傷害。

當你將蟑螂放回籠子約 20 分鐘時，它們會「忘記」剛才的經歷，然后刺激再次起作用；大約 2 到 7 天后，刺激會完全失效，蟑螂不再聽你擺布，可以「功成身退」了。

需要提醒一下，假如你想要購買 RoboRoach，蟑螂并不捆綁發售，但可以單獨訂購南美蟑螂，一盒三只。

論蟑螂的多種用法

不負「打不死的小強」之名，在半機械蟑螂之外，蟑螂還有許多種用法。

先來說說你或許最不能接受的一種。

奉俊昊《雪國列車》里用蟑螂做的蛋白質塊，形象地體現了底層居民的生存狀態。昆蟲富含蛋白質，蟑螂繁殖能力又強，如果真的別無選擇了，作為末日口糧未嘗不可。

據說奉俊昊的要求是，蛋白質塊要像蟑螂翅膀般黑色但透亮。它實際由海帶和糖制作而成，很多演員盡管知情，但對這種黏軟的物體仍然難以下咽。

蛋白質塊只是演戲，現實里卻真的存在「蟑螂面包」。

2017 年，巴西的研究人員推出了一種蛋白質增強面包，這種面包富含干燥、粉碎和過篩的灰質蟑螂，結論是「使用灰質蟑螂面粉，是一種在不改變感官質量的情況下豐富小麥面包的有效方法」。

光啃面包不免口干舌燥，不如喝杯「蟑螂奶」原湯化原食。是的很不幸，「蟑螂奶」也是真實存在的。

2018 年 6 月有報道稱，所謂的「蟑螂奶」主要來源于太平洋甲蟲蟑螂體內的一種結晶體，「蟑螂奶」的蛋白質是一般牛乳的 4 倍，還包含了促進生長的氨基酸和人體所需的脂肪和糖類。

不過，從蟑螂體內提取分泌物要比奶牛擠奶要難得多，研究人員需要剖開雌性蟑螂的腹部，取出胚胎和內臟，再用移液管抽出結晶狀的分泌物，1000 只蟑螂才能制成 100 g「蟑螂奶」。

就算有了《荒野求生》貝爺的大心臟，嘗試還得冒風險，目前還沒完全證明「蟑螂奶」對人體完全無害。

和蟑螂搏斗的過程里，我們大概都能領會，蟑螂的運動能力不可小覷。

這種天賦是很多科學家的「繆斯」，就像加州大學伯克利分校教授 Robert Full 所說，「基于進化的古老工程，建造明天的機器人」。

比如，當蟑螂穿過微小的裂縫時，可以將身體擠壓到僅兩個硬幣高，承受 900 倍于體重的力。通過研究這種「極端表現」，以及蟑螂靈活的外骨骼和多刺的腿，哈佛大學博士后研究員 Kaushik Jayaram 設計了手掌大小的機器人 CRAM。

CRAM 是一種具有鉸接機構的可壓縮機器人，能夠擠入并穿過只有它一半高度的裂縫，未來可在龍卷風、地震和爆炸造成的廢墟中搜索和救援。

蟑螂腿則為人類假肢提供了思路，它們的彈性力學啟發了機械手抓握動作的設計。

哈佛大學生物機器人實驗室的一項研究便是參考蟑螂腿，制造出「沿著物體滑動直到包裹住物體」的手，類似于我們舉起咖啡杯。

蟑螂已生存了 3 億多年，和恐龍曾身處同一時代，現在還在污水管道、垃圾場等病原體密集的地方安居樂業，頑強的生命力絕非偶然。所以，在醫學領域，蟑螂亦有造詣。

研究發現，當蟑螂檢測到潛在的有害微生物時，它們的身體會產生阻止病原體的蛋白質。

在過去的十年里，科學家們已經成功地分離出各種蟑螂產生的抗菌蛋白，并測試了它們對抗鏈球菌、大腸桿菌、沙門氏菌等細菌感染的能力。打個不恰當的比方，蟑螂可能是我們「對抗超級細菌所需要的超級細菌」。

圖片來自：scienceline

蟑螂確實有許多用處，但偶遇時還是讓人起雞皮疙瘩，當事人殺心大起，手執拖鞋，伴有頭皮發麻、汗毛林立的癥狀。

研究是研究，生活是生活，我們不必喜歡蟑螂。或許正如 Kaushik Jayaram 說的那樣：

「我不希望我的背包、臥室或食物旁邊有蟑螂。我不認為蟑螂很可愛，但它們創造了一個偉大的科學模型。從廣義上講，大自然擁有龐大的設計理念庫。」