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美开发生物感测智能智能机器人，可侦测爆炸物

美国圣路易斯华盛顿大学(WashingtonUniversityinSt.Louis)的工程师团队们从蝗

虫的嗅觉得到了灵感，开发出新式的仿生智能智能机器人感测系统，可用于嗅出爆炸

物等安全应用。该校工程与应用科学系生物医学工程副教授BaranidharanRaman并由

美国海军研究室(ONR)获得了75万美元的赞助，利用这项高度灵敏的嗅觉系统为基

础，开发出生物混合鼻。Raman表示，生物感测系统较其他的同类型工程系统复杂，

包括负责嗅觉感官的化学感测系统。虽然这种嗅觉感官是一种原始本能，但仍留存于

许多脊椎动物和无脊椎动物物种中。“融合生物学的解决方案可用于解决非侵入式或化

学感测等问题，而且到处都复制了相同的设计与运算原则，”Raman说：“因此，了解

基本的嗅觉处理原则对于由生物学启发的工程解决方案不可或缺。”多年来，以及在

ONR的资金赞助下，Raman一直在研究蝗虫的脑部如何以相当简单的方式接收与处理

感官信号。他和他的团队发现，气味激发在脑部的动态神经活动，让蝗虫能正确地辨

识特殊的气味，即使是在其他气味共同存在的情况下。在其他研究方面，研究团队还

发现，蝗虫可以被训练于辨识某种气味后，即使是在复杂的情况下也能顺利辨识出

来，例如与其他味道重迭或在不同的背景条件下。“为什么要多此一举？何不直接利用

生物解决方案？”Raman指出，“即使是最先进的微型化学感测装置也有许多传感器。

另一方面，如果你观察昆虫的天线——其化学传感器所在之处，也有成千上百万的传

感器以及各种类型。”研究团队还打算在昆虫自由活动、探索与解碼在其环境中出现的

气味时，监控其大脑的神经活动。这种方法也需要低功率电子组件来收集，记录和传

输数据。山塔努Chakrabartty，计算器科学与工程，在制定自己的自适应集成微系统实

验室的微型电子产品的专家教授，将与拉曼合作开发的这部分工作。这种途径也需要

低功耗的电子组件进行收集、记录以及传送数据。圣路易斯华盛顿大学计算机科学与

工程系教授ShantanuChakrabartty将与Raman合作，共同开发这项研究所需的组件。

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研究团队还计划透过遥控的方式，用蝗虫作为收集样本的仿生智能智能机器人系统。

多功能奈米材料专家暨该校材料科学助理教授SrikanthSingamaneni将开发一种由生物

兼容丝制成的电浆“纹身纸”，可贴在蝗虫的翅膀(可产生微热)，以及有助于透过遥控方

式引导蝗虫朝向特定的位置。此外，镶嵌电浆奈米结构的纹身贴纸还可收集邻近的挥

发性有机化合物样本，让研究人员使用传统方法，为化合物的化学组成执行次级分

析。“在许多工程应用中，狗的嗅觉系统仍然是先进感测系统，包括国土安全和医疗诊

断都仍在使用嗅探犬等，”Raman说，“然而，训练和制约这些动物所需的时间与困难

度，加上缺少有力的译码程序以撷取来自生物系统的化学传送信息，对于更广泛的应

用带来重大挑战。”困难和进行训练和调节这些动物所需的时间，与缺乏鲁棒译码程序

组合以提取来自生物系统的有关化学发送信息，只是更广泛地应用一个显著挑战。“我

们期望这项研究能开发并验证这项基于蝗虫的化学感测途径，进一步用于侦测爆裂

物。”编译：SusanHongtips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。仅供参阅！

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