Wednesday, February 16, 2022

蟑螂背上电脑晶片未来可用于救援

 蟑螂背上电脑晶片未来可用于救援

最近,新加坡南洋理工大学的研究人员提出了一个想法,他们在蟑螂身上安装了红外摄像头、传感器等小型计算机芯片,这下子,蟑螂就能被远程控制,想让它往哪个方向,它就往哪个方向。

研究人员认为,这种背上了计算机背包的蟑螂在未来还能用于执行搜索和救援任务。没想到,或许将来有一天,我们还会被蟑螂拯救。

用电刺激控制蟑螂移动,还能用于救援任务。可能不少同学有疑惑,这动物世界种类千万,为什么偏要选择蟑螂呢?

根据研究人员解释,蟑螂可以通过神经、神经肌肉或感觉位置的电刺激进行控制。同时由于蟑螂能够通过自身提供大部分“能量”,因此需要电能最少。

正因为得益于此,这类背上电脑晶片蟑螂的“电池”寿命可以运行1个小时,这对于实际应用颇有助益。

给蟑螂尾部植入电极 左右两侧突出的附属物。电流通过电极传送到尾须,引起转动,当左侧尾毛受到刺激,蟑螂就会向右转,反之则会向左转。通过这样的方法,科学家们能够轻易地控制蟑螂移动方向。


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研究人员表示,微型机器人要真正为搜救任务服务做好准备,还有很长一段路要走。其主要问题在于,电池的局限、“运动的计算负载”和避障系统。

作为替代解决方案,他们开发了一种计算机和生物联合体,即这种半电动蟑螂,把微控制器和摄影头连接到蟑螂背部。

这种半自动蟑螂结合了使用自定义控制算法和蟑螂本身的导航能力来探索复杂地形,其“人体存在检测”系统则使用了一种由自定义机器学习模型引导的红外摄影头。因此,半电动蟑螂不仅能够导航,还能够在倒塌建筑物找到和检测人类。基本行为衔接流畅,人类识别准确度高达90%。蟑螂被下达命令后能够做到左转、右转和加速。这些指令通过无线传输从一台电脑,再传到安装在蟑螂背部的接收器上。然后,接收器对指令进行解读,产生相应电刺激,以此诱导蟑螂做出相应行为。

随后,该团队通过将蟑螂放置在包含多个人类和非人类目标的模拟状况中,测试了半电动蟑螂在复杂地形中的导航和寻找人类的能力。研究人员认为,尽管事先缺乏任何障碍物信息,可蟑螂仍然能够成功地引导自己穿越地形,再加上利用红外摄像头和人体检测算法正确地对人类进行分类,从而忽略非人类主体。虽然由于硬件限制,尚无法实时跟踪蟑螂,可研究人员希望在未来可以实现。

其实,巧用蟑螂构想,在2014年就有了。北卡罗来纳州立大学电气和计算机工程助理教授认为,声音是寻找倒塌建筑物幸存者的最佳方式。” 于是,研究人员为蟑螂安装了带有微型麦克风的电动背包,用于检测最微弱声音。通过让电动蟑螂进入被地震袭击的建筑物,就能帮助紧急救援人员找到幸存者。

“我们的目标是使用带有高分辨率麦克风的生物机器人来区分声音,例如人们呼救和无关紧要的声音。”

“一旦确定了声音,我们就可以使用配备麦克风阵列的生物机器人来锁定声音来源。”

同样的,这些蟑螂背上有一个“背包”,用于控制它们行为,这些装置都直接连接到蟑螂尾部,通过电刺激促使蟑螂向某个方向移动。

这“背包”配备了一组三个定向麦克风,用于检测声音方向,将蟑螂引导到正确的方向。另一类型配备单个麦克风,可以捕捉来自任何方向的声音,然后可以无线传输给急救人员。

这些蟑螂在实验室测试中“运行良好”,专家们还开发了可用作“隐形围栏”的技术,将半电动蟑螂保持在某个区域,例如灾区。

这项技术还可用于将生物机器人引导至光源,以便为生物机器人背包上的微型太阳能电池板充电。

随着技术发展,蟑螂这动物能派上用场,未尝不是一件好事。

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