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不能變成植物,就造個植物機器人!

在學習植物相關的科學時,往往會遇到一個瓶頸:因為我們不是植物,所以無法了解植物為什麼要這樣?為什麼要那樣?

例如,在植物的代謝途徑中,就常常可以看到,同一個反應由好幾個酵素負責;而這幾個酵素雖然都催化相同的反應,但是在某些方面還是有不同之處。這些重複性(redundancy)經常令研究植物的科學家們百思不得其解。這是因為我們是動物,所以要了解動物並不困難;但是要了解植物就很不容易。

有些人會認為植物就是很安靜、沒有感覺的生物,但是植物也有感覺,他可以看到光的顏色(雖然他不見得看得到你穿什麼衣服),可以感覺到冷跟熱,可以了解自己是不是「倒頭栽」,也知道自己是不是生病了。

PLANTOID機器人。圖片來源:Science Daily

最近,義大利技術學院(Istituto Italiano di Tecnologia)的一群科學家,在歐盟的經費支持下,開始了一個為期三年,共計160萬歐元的研究計畫,要經由製作一個「植物機器人」,來了解植物的想法。這個稱為FP7 — PLANTOID(PLANTOID意為「類植物」)的計畫,主要就是希望透過製作一個植物機器人的過程,來深入了解植物。

研究團隊為原型PLANTOID機器人設計了兩種「功能根」:第一種可以經由根頂端的感應器輸入的資訊,使根彎曲以遠離擋路的石頭、或具腐蝕性/有毒的物質;第二種則是模仿真的根的生長,把新的材料沉積在根尖附近,產生動力來穿透土壤。簡單來說,這個機器人的根作的事跟植物一樣:經由建立自己的結構來穿透土壤。

而這個機器人還有主幹(trunk),裡面有一個微型電腦(micro-computer)。另外,這主幹還有枝葉,它的葉片可用於評估包括溫度、濕度、重力、觸摸、以及化學分子等環境條件。

值得注意的是,這個機器人的研究計畫,並沒有設定特定的應用目標;不過負責協調計畫運作的Mazzolai博士說,未來實際應用可以包括環境中污染物(例如重金屬)檢測和營養物濃度的評估,以及繪製與監測的表土的狀況。當然它也可以用於太空探索、醫療應用或搜救等。植物有自己獨特的穿透土壤等物質的方式,與動物的挖掘不同,這也給了設計機器人的研究團隊不一樣的想法。

這個研究計畫將於2015年4月完成,目前團隊正努力將兩種功能根整合在一起,使機器人的根與植物的根更相似。另外,他們也希望可以使它的「葉片」具有利用外界能量的能力(筆者按:光合作用?),以及學習能力(依據過去的經驗調整自身的生長)等。

當然,這樣的機器人,應該會更接近活體的植物。但筆者覺得,整個研究團隊在建造這個植物機器人時學到的經驗,應該比機器人本身更值得分享吧?

 

本文轉載自作者部落格

參考資料:

  1. 2014/10/6. Robotic solutions inspired by plants. Science Daily.

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關於作者

葉綠舒

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