Science封面故事：人機合一的黑科技讓「機器之心」成真

知識 07-14

如果機器魚可以有肌肉細胞，那麼機器人就真的可能有自己的心。

一個硬幣大小的機器魚可以依賴感光的心臟細胞游泳。它可以不停地輕擺它的鰭，讓研究人員驅使它通過水中的障礙。7月8日的Science將哈佛大學的Kit Parker和其同事的這個新發明作為封面故事發表。

混合生物材料機器的初步嘗試

幾十年來，機器人領域一直佔主導地位的是笨重的、僵化的機器，主要是金屬或硬塑料。但近年來，一些研究人員已經轉向更柔和、鬆軟的材料，如硅樹脂和橡膠塑料。一小群科學家又把它推進一步：將軟材料和活細胞結合起來。

目前只有少數關於這些混合機器的報導。在2012年，Park用硅樹脂和心臟肌肉細胞構建了一個機器水母。電刺激細胞讓水母擠壓自己成為一個鐘的性狀，然後放鬆。但是Parker說：「水母只是動了。」他和他的同事無法驅使它在水池中遊動。但是他們在新的人工鰩魚中就可以。

機器魚的原理及構造

他用他女兒的故事來解釋研究團隊的策略。當她很小的時候，Parker會把她要踩的點用激光筆點在人行道上。這樣他可以引導她沿一條小路走，因為她跟隨著光。Parker用類似的方式指引他的機器魚。

機器魚的身體是分層的，金的骨骼夾在硅樹脂之間並將細胞盤曲其中。這個區域由從大鼠心臟獲得的200,000個細胞組成。這些細胞已經被基因工程改造成具有藍光脈衝刺激收縮的能力。

Science封面故事：人機合一的黑科技讓「機器之心」成真

左側是一個硬幣大小的機器魚，右側是小型的鰩魚。

光的閃爍在機器魚中引起了一陣收縮，讓魚鰭像旗幟在風中飄蕩那樣波動。為了讓機器魚能轉彎，研究人員分別刺激魚的左、右鰭。更快的閃光出現在右邊時，會讓魚向左轉，反之亦然。通過將光線慢慢地在一個充滿液態的腔室中移動，研究者引導機器魚依照曲線的路徑繞過了三個障礙物。

為什麼構建機器魚

其他科學家評論這是一項令人印象非常深刻的發明，具有新型運動能力的人工鰩魚是前所未見的。他們認為這樣的設備有一天能運用於生物醫學或者環境清理。

不過Parker是對心臟細胞生物學感興趣的生物工程學家，他的想法卻完全不同。他想創造一個人工心臟，可以在先天性心臟畸形的孩子中作為替代。這個機器魚的肌肉部分就像心臟一樣是一個泵，用來讓液體流動。機器魚給Parker一個機會——用生物材料製造一個泵。

Parker介紹說：「有些工程師是從鋁製材料中製造東西，而我從細胞中構建。我需要練習，所以我練習構建泵。」不過做機器魚也有另一個好處，他補充說：「這很酷，很有趣。」

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