本文來自微信公眾號： 酷玩實驗室 ，作者：酷玩實驗室
如果面臨危急時刻，讓一群蟑螂來救你，你能接受么？
不少人估計會選擇原地去世，結(jié)果現(xiàn)在突然有一批科學(xué)家說，已經(jīng)試著讓“半機(jī)械大蟑螂”加入災(zāi)后救援了。甚至為了讓它能適應(yīng)各種環(huán)境，最近科學(xué)家還給它設(shè)計了一套潛水服。
網(wǎng)友看完人都傻了，蟑螂本來就生存能力拉滿，無孔不入，現(xiàn)在連水下都來去自如，這和讓蚊子適應(yīng)冬天有什么區(qū)別？
01：半機(jī)械蟑螂的潛水服
這項技術(shù)背后，是新加坡南洋理工大學(xué)一支團(tuán)隊持續(xù)十余年的“半機(jī)械昆蟲”研究。這次他們與日本早稻田大學(xué)聯(lián)合研發(fā)的潛水裝備，可以讓6厘米長的馬達(dá)加斯加發(fā)聲蟑螂在水下存活并行動長達(dá)3小時。
這跟穿了一身外掛差不多，因為如果沒有這身裝備，蟑螂也就能在水下?lián)蝹€幾分鐘就會窒息過去。
陸生蟑螂被活生生改成水陸兩棲的機(jī)器生物了，我就說海綿寶寶是“紀(jì)錄片”吧。
簡單來說，所謂的“半機(jī)械蟑螂”，就是給蟑螂安裝一個背包一樣的電子控制器，然后通過輕微的電刺激，就能遙控它的行動。準(zhǔn)備用來豐富災(zāi)后搜救手段，可以遙控它們在更狹小的地段參與救援工作。
其實很多年前“遙控蟑螂”就開始滿地亂跑了，但問題就是以前的改造都是用在地面的，沒法下水。而現(xiàn)實中的受災(zāi)場景往往更復(fù)雜，有大量積水區(qū)域。所以為了彌補(bǔ)短板，研究團(tuán)隊才設(shè)計了這套潛水裝備。
所以這套潛水服什么樣，總不至于背著個氧氣瓶下水吧？
整套潛水服的核心部件有三個，一個防水的外殼，一個制氧機(jī)，還有四根負(fù)責(zé)輸氧的管子。其中外殼部分由3D打印制作，非常輕便，可以把蟑螂腹部像雨衣一樣密封包裹，既防水又不限制活動。
此外蟑螂還需要攜帶一個負(fù)責(zé)接收操控信息的遙控背包，總重量在5到7g左右。馬達(dá)加斯加發(fā)聲蟑螂最大承重能力在15g，背著這套設(shè)備下水沒什么問題。
怎么說呢，蟑螂看起來像是穿了一個防雨睡袋。
那么這套設(shè)備是怎么運(yùn)轉(zhuǎn)的？遙控蟑螂并不是什么新手段，常用的就是用電刺激它。
通常來說，在準(zhǔn)備階段會在蟑螂的一些部位植入電極，操控的時候就給它身上的“遙控背包”發(fā)送指令。也就是跑偏了就電一下，例如刺激觸角會讓它誤以為有障礙物然后變向，如果刺激尾須則會觸發(fā)逃跑反應(yīng)，讓它向前走。
被電來電去的蟑螂：我好像是撞鬼了。
能控制蟑螂后，就可以準(zhǔn)備在水下呼吸了。
制氧機(jī)在外殼末端的位置，里面放了一塊涂有二氧化錳的海綿，研究人員下水前會往制氧機(jī)里注入一定量雙氧水，這樣會與海綿里的二氧化錳粉末反應(yīng)，持續(xù)供氧。
蟑螂通過體側(cè)的氣門吸入空氣進(jìn)行呼吸，所以制氧機(jī)工作后，會有四根輸氧管負(fù)責(zé)把氧氣送到兩對氣門，就跟人穿上潛水服戴上氧氣面具差不多。
他們還根據(jù)蟑螂不同氣門的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計了對應(yīng)的氧氣輸送管道方案。例如閉合的氣門就用小管子直接插到位置，開放結(jié)構(gòu)的氣門就設(shè)計了一個能包裹住的面罩。
對于防水質(zhì)量，實驗團(tuán)隊做了多種測試。例如在水里泡了30分鐘，來回彎曲，設(shè)備都沒漏水。還測試了防摔的程度，從1米的高度扔到水里，潛水服也沒有損壞。
蟑螂在穿戴好裝備后，能在水下50cm的深度活動作業(yè)。對于人類來說或許這個深度比較淺，但相比它的體型，這確實算得上是一種“?！钡滋诫U。
穿上裝備后蟑螂的行動速度也不慢，只比陸地上受到輕微影響，甚至速度要快過一些厘米級的兩棲機(jī)器人。
不過3小時后，續(xù)航有點(diǎn)跟不上，倒不是氧氣不夠用，而是蟑螂跑累了。
而且蟑螂被電時間長了之后，自己多少也麻木了，也就是說操控的靈敏性會降低，這也算是半機(jī)械昆蟲的傳統(tǒng)缺點(diǎn)。
研究團(tuán)隊的想法是把這樣的半機(jī)械蟑螂看成是一個“搜救平臺”，它們的負(fù)重能力不錯，所以還有空間增加其他設(shè)備。像是攝像頭、氣體探測、輔助定位之類的裝備，根據(jù)環(huán)境需要什么換什么。
日常使用中，也可以負(fù)責(zé)管道檢測，這是我覺得比較靠譜的方向，因為蟑螂原本也會在里面活動。
研究團(tuán)隊也搞了模擬環(huán)境實驗，例如讓蟑螂探索有“毒”管道。畢竟都穿戴了制氧設(shè)備，用來“跑毒”應(yīng)該也沒問題。他們在管道里釋放二氧化碳，普通蟑螂進(jìn)去后幾秒就暈了，但穿著裝備的蟑螂不受影響，能輕松通關(guān)，穩(wěn)定維持呼吸和正常運(yùn)動。
研究團(tuán)隊表示這套潛水服能夠提升半機(jī)械昆蟲的搜救能力與范圍，同時也做出了比較科幻的想象，那就是希望未來有機(jī)會將其應(yīng)用到太空探索中，像是用于火星表面探測。
他們未來也可能會測試輻射、高溫、低溫等更極端的環(huán)境，向著賽博蟑螂宇航服的方向努力。
這劇情聽著耳熟啊，多少有點(diǎn)期待后面蟑螂從火星重返地球的那天。當(dāng)然，航天機(jī)構(gòu)估計并不會支持將蟑螂送往火星這類計劃，因為這顯然存在污染外星環(huán)境的風(fēng)險。
雖然登陸到火星的愿望多少有點(diǎn)難以實現(xiàn)，不過回顧過去，蟑螂在這個團(tuán)隊手上確實有點(diǎn)數(shù)碼寶貝的意思，進(jìn)化出了各種眼花繚亂的版本。
02：讓蟑螂像數(shù)碼寶貝一樣進(jìn)化
新加坡南洋理工大學(xué)團(tuán)隊這項技術(shù)的源頭，還要從“賽博蟑螂愛好者”Hirotaka Sato說起。在加入南洋理工大學(xué)之前，他就參與過這類“賽博昆蟲”的研究，當(dāng)時研究的是遙控甲蟲飛行項目。
后來2011年日本的大地震讓他對自己的研究有了新的想法，打定主意把自己的賽博昆蟲用到救災(zāi)上。他想到在人力、搜救犬、機(jī)器人之外，可以讓體型更小的幫手在災(zāi)后廢墟的縫隙中深度探索，例如使用蟑螂這種頂級生存專家。
在此之后他正式加入南洋理工大學(xué)，2021年他與團(tuán)隊發(fā)表研究，展示了對馬達(dá)加斯加發(fā)聲蟑螂的控制與改裝。
團(tuán)隊可以遠(yuǎn)程控制蟑螂前后左右移動，就如同在操控游戲里的角色。也可以讓蟑螂自主導(dǎo)航到目的地，另外還給蟑螂配置了紅外攝像頭，可以在1.5米內(nèi)識別人體。
后來Hirotaka Sato又與其他大學(xué)的專家一同參與了一項國際聯(lián)合研究項目，給賽博蟑螂增加了太陽能充電的功能，貼上了僅有4微米厚度的太陽能電池組件。
這個功能主要是給蟑螂的遙控背包充電，以前沒電了就要人工回收機(jī)械蟑螂，但如果能持續(xù)充電，那么就能增加賽博蟑螂的工作范圍和時長。電池完全充滿后，整套控制系統(tǒng)可持續(xù)工作約兩小時，在陽光下充電30分鐘就能繼續(xù)干活兩分鐘。
不過如果想要把電充滿，那需要等很久，接近16小時了。
去年就更離譜了，他們搞出了“蟑螂大軍”。以前的半機(jī)械蟑螂出鏡的時候，往往是單兵作戰(zhàn)，但后來他們更新了一個新功能，實現(xiàn)了20只機(jī)械蟑螂?yún)f(xié)同移動。
以前是一只蟑螂來搜救，現(xiàn)在是一個蟑螂天團(tuán)來找人。一只領(lǐng)頭跑，其他蟑螂集體跟隨，看著比四散亂跑嚇人多了。
研究人員為此設(shè)計了一套算法，簡單來說就是給20只蟑螂選出一只領(lǐng)隊，只有領(lǐng)隊知道目標(biāo)位置，跟隨者只知道周圍同伴的相對位置，并保持一定的密度，小隊的關(guān)系有點(diǎn)類似“導(dǎo)游”與“游客”。
等待救援的人看到這樣一群訓(xùn)練有素的機(jī)械蟑螂跑向自己，能繃得住的估計可以確診是繃帶轉(zhuǎn)世了。
以前機(jī)械蟑螂都是手動改裝的，南洋理工大學(xué)的團(tuán)隊還把這套改裝過程，升級成了自動生產(chǎn)線。
這套設(shè)備能用AI識別蟑螂身體，在蟑螂身上找到最佳的手術(shù)位置，然后機(jī)械臂精準(zhǔn)操作安裝所需零件，再把遙控背包固定到蟑螂身上，一套下來行云流水。改裝效率提升快多了，安裝一次只需要68秒。
另外為了適配機(jī)械臂，他們還修改了遙控蟑螂的方式。以往操控蟑螂都是刺激觸角或者尾須，但這些部位比較脆弱，機(jī)械臂容易造成損傷。后來研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)刺激前胸與中胸之間的薄膜效果更好，所以設(shè)計了新的電極與放置位置。
這個改動讓半機(jī)械蟑螂的轉(zhuǎn)向速度提升了5倍，最重要的是新方案首次實現(xiàn)了可控的減速，也就是不僅能從方向上控制蟑螂，行進(jìn)速度也可以調(diào)整控制了。
所以，前面說了半天救援什么的，這又是一路進(jìn)化，這玩意真參與過救援行動嗎？
2025年3月緬甸發(fā)生7.7級地震，新加坡救援隊還真派了10只半機(jī)械蟑螂去災(zāi)區(qū)試了試。不過沒有發(fā)現(xiàn)幸存者，只能說實地驗證了一下可行性。
到了今年，蟑螂都已經(jīng)能潛水了，可以說是又進(jìn)化了一步。同時研究團(tuán)隊指出，這種潛水服的概念不僅限于蟑螂，未來也可以應(yīng)用于蝗蟲、甲蟲等其他具有相似呼吸系統(tǒng)的陸生昆蟲?？催@架勢，是想讓不能下水的都下水試一試。
蟑螂：再打工下去，估計就是進(jìn)化成雷霆牛馬了。
說起來，南洋理工大學(xué)在改裝蟑螂這條賽道上確實玩得花，但其實對動物改造感興趣的探索者還有很多。
03：被改造的不只是蟑螂
科學(xué)家們著手鼓搗這些“賽博昆蟲”也已經(jīng)有快30年的歷史了，例如最早的“半機(jī)械蟑螂”設(shè)計在1997年就出現(xiàn)了，北卡羅來納州立大學(xué)的團(tuán)隊更是在2012年就給蟑螂戴上“遙控背包”，并把這類設(shè)計定位到了地震等災(zāi)害后的搜救工作。
同時這些年來，被改造的也不只是蟑螂。
像是之前美國有一個研究團(tuán)隊曾經(jīng)嘗試用蝗蟲識別爆炸物，方式是通過讀取蝗蟲大腦中的神經(jīng)信號，來識別它“嗅”到了什么。
還有北京理工大學(xué)的團(tuán)隊嘗試過遙控蜜蜂飛行，澳大利亞昆士蘭大學(xué)團(tuán)隊還搞過一種能夠遙控爬墻的半機(jī)械甲蟲。
甚至不只有“賽博昆蟲”，例如有團(tuán)隊把水母改造成半機(jī)械水母，能夠讓它的游泳速度提升數(shù)倍。這種機(jī)械飛升的感覺，確實有點(diǎn)賽博朋克了。
不過也有很多人好奇，為什么科學(xué)家會盯上這些動物，直接用無人機(jī)、機(jī)器狗，微型機(jī)器人不好嗎？
其實這只是人們?yōu)榱死@開技術(shù)瓶頸選擇了另一條探索路線。畢竟如果有些問題在機(jī)器人身上難以解決，那不如試試?yán)@過工程難題，直接借用大自然的設(shè)計。
像是研發(fā)微型機(jī)器人，續(xù)航能力一直是個難題。而半機(jī)械昆蟲往往有著天然優(yōu)勢，蟑螂可以自己走路，還能野外覓食，攜帶的電力用來控制它的方向就夠了，省事兒多了。半機(jī)械水母也是類似的情況，搭配一塊小電池，就能讓它在水里打工幾個月，這種續(xù)航能力換成同等大小的水下機(jī)器人就有點(diǎn)難了。
除此之外，半機(jī)械生物的運(yùn)動能力、對地形的適應(yīng)能力也是強(qiáng)項。畢竟生物自帶經(jīng)過億萬年進(jìn)化的精密系統(tǒng)，直接幫人類省去模仿這個步驟。
當(dāng)然，也不是說直接改造現(xiàn)有的生命就完美了，半機(jī)械生物也有自己的局限性。比如昆蟲自己也很脆弱，壽命短，另外也沒有機(jī)器人那么標(biāo)準(zhǔn)化。所以兩者不是替代關(guān)系，而是互補(bǔ)各自的短板。
而且這些賽博生物從出道那天起，爭議就沒停過。
像是動物保護(hù)機(jī)構(gòu)在2022年就抨擊過半機(jī)械化蟑螂的相關(guān)研究，他們認(rèn)為所有動物，無論多么微小都值得同情。不應(yīng)該因為蟑螂比較小，就失去倫理保護(hù)。
以前很多人覺得昆蟲水母什么的，應(yīng)該沒什么痛覺或者意識，所以研究起來也沒什么心理負(fù)擔(dān)。但現(xiàn)在又有研究發(fā)現(xiàn)，蜜蜂會emo，螃蟹會焦慮，動物的感知能力可能比我們想的要復(fù)雜。也就意味著這類把活體生物隨意機(jī)械化改造的路線，倫理爭議未來可能還會更大。
此外讓更多人感覺擔(dān)憂的是這些賽博生物被用在軍事化方面。
例如十多年前讓甲蟲遙控起飛的項目，就是由美國國防高級研究計劃局DARPA資助的，目的自然是想用這種昆蟲參與偵察活動。而現(xiàn)在雖然大多數(shù)科研團(tuán)隊打算把半機(jī)械蟑螂用在救援領(lǐng)域，但也有公司已經(jīng)打算讓蟑螂“參軍”了。
德國公司SWARM Biotactics就在開發(fā)軍用的半機(jī)械蟑螂集群，這些蟑螂信號特征很弱，可以用于隱蔽偵察。例如探索廢墟、地下工事等等。
按照這家公司的設(shè)想，這些蟑螂不用長途奔襲遠(yuǎn)距離探查，它們只需要完成最后50米的小范圍探索就行。士兵只需要根據(jù)環(huán)境投放一批“機(jī)械蟑螂偵察兵”，就能獲取戰(zhàn)場的信息。和無人機(jī)相比，蟑螂的隱蔽性更強(qiáng)，還可以根據(jù)需求搭載各種探測裝備。
有意思的是，對于普通人來說，這種“動物間諜”的設(shè)想之前一直更像是用來惡搞的陰謀論段子。前幾年美國爆火的“Birds Aren't Real”就是年輕人用「所有小鳥都是政府的機(jī)器間諜」的離譜設(shè)定，反諷陰謀論文化。
以前聽完只會覺得大家整了個好活兒，現(xiàn)在看還是太超前了。
畢竟今年俄羅斯一家公司真搞出了“生物無人機(jī)”項目，通過電刺激鴿子大腦，可以控制鴿子飛行方向。原本大家網(wǎng)上調(diào)侃的半機(jī)械鳥兒，這下真成了飛行“間諜”。
果然現(xiàn)實的進(jìn)展遠(yuǎn)比大家想象得還快，而且要荒誕得多。
回頭再看蟑螂，隨著科學(xué)家?guī)兔﹂_掛，它們已經(jīng)超越原本的“六邊形戰(zhàn)士”，從頑強(qiáng)小強(qiáng)進(jìn)化成無敵小強(qiáng)了。
但也是因此，如果有一天在險境中真爬進(jìn)來一群機(jī)械蟑螂，反而難以確定應(yīng)該把它們當(dāng)成救援部隊，還是來執(zhí)行其他任務(wù)的蟑螂部隊了。
不過人的本能大概也不會給出什么多余的思考空間，本來都已經(jīng)身處絕境，在你最絕望的時候，突然又看到一群蟑螂撲面而來，這時候哪怕剩下最后一口氣，大概也會玩命遠(yuǎn)離它們吧。