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科學家訓練塑料“走路”:不編程不借助外力 有光就能走

2019-12-09| 發布者: 高密新媒體| 查看: 144| 評論: 3|來源:互聯網

摘要: 《PopularMechanics》報道,研究人員使用了一種新的光控技術訓練塑料“走路”。據悉,這是首次在不借助計算機編......
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  《Popular Mechanics》報道,研究人員使用了一種新的光控技術訓練塑料“走路”。據悉,這是首次在不借助計算機編程的情況下教會非生命體“行走”。

  被訓練的塑料涂上了一層仿生光敏和光反應涂料,可將能量轉換為機械能移動。在對該塑料施加光和熱后,會引起塑料的收縮或膨脹,使得塑料“關節”彎曲,從而匍匐前進。

  但在這種方式下,塑料的行走速度很慢,每秒鐘行走約1毫米,速度與蝸牛相當。

  研究人員稱,他們進行這一實驗是為了了解“無生命材料能否在非常簡單的意義上進行某種學習?”,而實驗方式則受到到巴甫洛夫的經典條件反射實驗的啟發。

  在巴甫洛夫對狗的實驗中,狗是在看到食物的時候,唾液分泌量增加,后來隨著實驗次數增加,狗在未進食前也會分泌大量唾液。

  這個實驗一共分為四個階段,第一個階段,給狗呈現食物,狗自然而然的分泌唾液。第二個階段,在狗的前面搖一個音叉,狗在聽到聲音時,不會有任何反應,更不會分泌唾液。第三個階段,狗在進食前,總要聽一段音叉發出來的音樂,之后看到食物的狗還是很自然的分泌了唾液。最后一個階段,當研究者只在狗身前搖動音叉而不遞上食物時,狗還是分泌了唾液。

  同樣,在訓練塑料“走路”的過程中也有類似的經歷。起初,研究人對只對塑料施加熱的影響,但并未發生任何反應;然后,只施加光,也沒有發生任何反應;然后研究人員同時并反復對該塑料施加光和熱,塑料慢慢習得“行走”行為;在訓練達到一定程度時,當只施加光的影響,塑料仍會做出“行走”反應。

  在這個實驗中,熱相當于巴甫洛夫實驗中的食物,光相當于鈴鐺。

  研究人員表示:“學習可以被認為是一個生物系統或有機體根據過去的經驗改變其行為的一系列過程。我們建議,由最簡單的聯想學習形式所激發的概念可以作為設計適應性功能材料的指南?!?/p>

  除了行走,這塊塑料還能夠識別不同波長的光并以不同方式回應,這一現象可能應用于軟體機器人這個新興領域。

  對此研究人員補充稱:“我們認為這里面有很多吸引人的方面。這些遠程遙控的液態晶體網絡就像小型人工肌肉。我們希望而且相信它們未來可以為生物醫學、光子學等領域帶來益處?!?/p>

  該研究成果發表在美國《材料》雜志上。



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