許多人類的發(fā)明靈感皆源于自然界。瑞士工程師從粘在身上的蒼耳草中獲得啟發(fā)發(fā)明了魔術(shù)貼，鳥類的飛行姿態(tài)則為飛機(jī)機(jī)翼的設(shè)計提供了藍(lán)本。如今，一項針對大象觸須的最新研究，或許將為仿生學(xué)帶來新的突破。

大象的鼻子不僅能像人類的手臂一樣抓取食物和操控物體，其靈活性更是驚人。德國馬克斯·普朗克智能系統(tǒng)研究所的研究員安德魯·舒爾茨指出：“它們既能輕輕夾起一片玉米片而不將其弄碎，又能舉起巨大的杠鈴，甚至連根拔起樹木?！?/p>

舒爾茨主要致力于動物結(jié)構(gòu)與材料學(xué)的跨學(xué)科研究，試圖通過解析動物的生理構(gòu)造來設(shè)計新型工程材料及機(jī)器人。在過去約八年的時間里，他將目光聚焦于大象，特別是其鼻子上覆蓋的微小毛發(fā)。

與普通毛發(fā)不同，大象鼻端的這些“觸須”構(gòu)造特殊。普通毛發(fā)的毛囊結(jié)構(gòu)相對簡單，而觸須（類似于貓、狗或老鼠的胡須）則生長在含有血液竇的毛囊中，并與密集的機(jī)械感受器相連。這些感受器能捕捉觸覺、壓力或振動，并將其轉(zhuǎn)化為大腦可解讀的電信號，從而向動物傳遞關(guān)于周圍環(huán)境的關(guān)鍵信息。

舒爾茨形象地將這些觸須比作汽車的“后視鏡”：“即便貓狗擁有視覺，這些觸須也能覆蓋視覺盲區(qū)，防止動物在移動中發(fā)生碰撞?！?/p>

對于大象而言，觸須本質(zhì)上延伸并增強(qiáng)了它們的觸覺能力，使其能夠在不破壞物體的前提下完成精細(xì)操作。為了解開這一機(jī)制的奧秘，舒爾茨團(tuán)隊決定從微觀層面對象須進(jìn)行剖析。

顯微鏡下的觀察結(jié)果令研究人員感到困惑。他們發(fā)現(xiàn)，象須的根部非常堅硬，質(zhì)地幾乎接近塑料，且內(nèi)部呈中空結(jié)構(gòu)，類似于馬蹄或公羊角的內(nèi)部構(gòu)造。越靠近尖端，質(zhì)地就變得越發(fā)柔軟。

舒爾茨描述道：“尖端極其柔軟，觸感如同橡膠，且內(nèi)部完全致密。”研究團(tuán)隊認(rèn)為，這種從硬到軟、從中空到實心的漸變結(jié)構(gòu)，正是幫助大象精準(zhǔn)定位觸碰點并感知物體質(zhì)地的關(guān)鍵。

這項發(fā)表在《科學(xué)》期刊上的研究成果，不僅拓展了學(xué)界對生物觸覺的理解，更為工程師設(shè)計新型機(jī)械工具或機(jī)器人提供了重要參考。

舒爾茨設(shè)想了未來應(yīng)用場景：在雜貨店中，裝備了“仿生觸須”的機(jī)器人可以執(zhí)行挑選水果的任務(wù)?！袄眠@種仿生觸須，機(jī)器人可以通過輕柔細(xì)膩的觸碰來避免損傷果實，同時利用觸須根部的硬度傳回關(guān)于水果成熟度的數(shù)據(jù)?！?/strong>

這種技術(shù)若能實現(xiàn)，無疑將比現(xiàn)在人們在超市里通過用力擠壓來判斷牛油果是否成熟要高明得多。

內(nèi)特·羅特美國全國公共廣播電臺新聞欄目記者。