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      章鱼为什么不会打结?

      章鱼就是有本事不打结。摄影:JUNIORS BILDARCHIV/ ALAMY

      章鱼就是有本事不打结。摄影:JUNIORS BILDARCHIV/ ALAMY

      (神秘的地球报道)据美国国家地理杂志:它们有八只布满吸盘的手臂,几乎什么东西都能吸住,自己却似乎永远不会打结。一份刊登于《Current Biology》期刊的新研究指出,这是因为章鱼皮肤上有一种「自我辨认」机制,可防止吸盘吸到自己身上。

      纽约市立大学布鲁克林学院仿生学与认知机器人科学实验室主任Frank W. Grasso 说,之前从来没有人真正研究过这种不沾黏现象。然而,虽然章鱼手臂是个颇复杂的系统,它背后的控制机制却简单得令人惊奇—–这点倒是引起了机器人科学研究者的兴趣。

      「〔章鱼〕有三分之二的神经不在大脑,而是分布在它的手臂,」与夏威夷大学合作的海洋生物学家James Wood 说。这些神经让章鱼手臂可以迅速改变形状、颜色与质感,让吸盘可以抓住并品尝物体,他说。

      并未参与研究的Wood 表示,章鱼的神经网络遍布全身,但终究由大脑控制。 「我们不真的清楚整个系统是怎么运作的,」他补充。但这份新研究已让研究者得以一窥章鱼(Octopus vulgaris)究竟如何控制它们的手臂。

      这是一种反射

      当章鱼的吸盘碰到一个物体的表面时,「局部的反射动作就是吸住,」研究的共同作者Grasso 说。就算那条手臂被切了下来(章鱼在野外断手断脚并不稀奇),手臂还是能维持大约一个小时的活动力,可以动来动去、抓住东西。

      当Grasso 和同事在实验室里观察被切下来的章鱼手臂的行为时,研究员发现,吸盘不会吸住手臂本身,也不会吸住其他有皮肤的章鱼手臂。

      但如果除掉手臂上的皮肤,被切下来的章鱼手臂上的吸盘就会吸住没有皮肤的手臂。科学家还用章鱼的皮肤包住培养皿的半边,结果发现被切下来的章鱼手臂会抓住没有章鱼皮肤包覆的那半边、避开有皮肤包覆的那半边。

      当科学家把切下来的手臂奉送给肢体完好的章鱼时,章鱼不是把这条手臂当食物(章鱼会同类相食),就是完全不碰它,再不然就是把其中一端塞进嘴里、咬着它游来游去。

      这些结果暗示可能有某种自我辨认机制存在,能防止吸盘吸住章鱼的皮肤,Grasso 说。章鱼的某些行为也暗示,章鱼的大脑可以压制那个机制。但研究员还不确定背后是什么机制。

      打造更好的机器人

      「这个发现非常有趣,」并未参与研究的生物机器人科学教授Cecilia Laschi 说。这不只解答了一个引人遐思的生物问题,还可协助研究员打造更好的机器人,她说。

      传统上,科学家若想让机器人有动作,向来是透过在机器人的「大脑」里写入程式,以解决把附肢从A点移到B点所需的各种计算。 「结果机器人动作都很慢,完全不实用。」

      为了化繁为简、产生比较符合实际的动作,科学家现在正试着让机器人模仿动物的活动方式。只要了解动物动作的基本原则,就应该可以把送给机器人的指令简化,Grasso 说。

      他说章鱼很有趣,因为它们手臂的活动方式几乎没有任何限制。 「从计算的角度而言,控制章鱼手臂几乎称得上是恶梦,」Grasso说。 「〔因此〕我们寻找可以化繁为简的原则。」

      章鱼手臂的自我辨认能力就是一种能够化繁为简的原则。 Laschi 说,要把它应用在机器人身上应该可行,但它应该会是一套机械系统而不是化学系统(在章鱼身上应该就是化学系统)。

      Laschi说,这类发现对所谓的「软机器人科学」(soft robotics)可能大有助益。软机器人可以在执行任务的时候根据需求改变形状。


      撰文:Jane J. Lee, Weird & Wild

      编译:魏靖仪





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