紐約時報第一屆STEM寫作比賽獲獎文章：蟻基微型機器人的殖民

體(ti) 積雖小，力量卻如歌利亞(ya) :蟻基微型機器人的殖民

想象一下，爬上一座摩天大樓——但要拖著一頭大象。或者和其他五個(ge) 人一起，舉(ju) 起埃菲爾鐵塔和三座自由女神像。雖然這聽起來像西西弗斯，但受螞蟻啟發的微型機器人已經完成了這些令人難以置信的壯舉(ju) 。這些例子隻是蟻丘的一角。

隨著螞蟻繼續前進，作為(wei) 一個(ge) 巨大的超級有機體(ti) 占據了地球上幾乎每一塊陸地，研究人員越來越多地把螞蟻作為(wei) 仿生機器人的靈感來源。螞蟻大軍(jun) 擁有理想的物理解剖和生物組織，可以在現實世界中改造微型機器人的能力——從(cong) 領導搜救任務，到繪製地球和太空中以前未探索過的地形。

在基礎層麵上，簡單的數學和物理支配著螞蟻個(ge) 體(ti) 的巨大力量。根據平方立方定律，螞蟻的表麵積和體(ti) 積之間有一個(ge) 最佳比率:類似於(yu) 強度和質量之間的比率。這使得螞蟻能在每毫克體(ti) 重下發揮更大的力量。螞蟻的生理機能是另一項值得探索的資產(chan) 。2014年，俄亥俄州立大學的研究人員在《生物力學雜誌》上報道了螞蟻頸部關(guan) 節的驚人力量。通過測量將螞蟻的身體(ti) 和頭部分離需要多大的離心力(和你在狂歡節上的“旋轉木馬”所感受到的力一樣——當然，減去被斬首的部分)，他們(men) 發現關(guan) 節可以承受螞蟻體(ti) 重的3400到5000倍!

但它們(men) 的生物和社會(hui) 協調能力才是真正讓螞蟻與(yu) 眾(zhong) 不同的地方。螞蟻不僅(jin) 能集中力量形成一個(ge) 集體(ti) ，而且還能通過一種叫做信息素的化學信號進行分散交流。這個(ge) 千變萬(wan) 化的係統的功能類似於(yu) 水中的漣漪鏈，它有效地允許即使在很遠的距離內(nei) 進行有凝聚力的團隊合作。

當這些能力的組合應用於(yu) 群體(ti) 機器人時，結果令人印象深刻。斯坦福大學創造的微型拖船機器人就是一個(ge) 例子。當一個(ge) 六人小組——總共隻有3.5盎司重——拉著一輛重達3900磅的汽車時，他們(men) 上了頭條。同步機器人的動作，使每個(ge) 機器人使用六條腿中的三條腿，就像現實生活中的螞蟻合作一樣，這使得這種行為(wei) 成為(wei) 可能。瑞士École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)和大阪大學發明的Tribots就是另一個(ge) 例子。Tribots基於(yu) 陷阱顎螞蟻，分工與(yu) 領導是Tribots的核心組成。因此，如果一個(ge) 機器人失敗，“容錯”係統意味著任務的成功不會(hui) 受到不利影響。MicroTug和Tribot機器人在緊急救援、探索和導航任務中都有巨大的潛力。

“就像昆蟲一樣，小型機器人也可以很強大，”EPFL首席研究員傑米·白(Jamie Paik)說，這呼應了研究界越來越多的觀點。考慮到微型機器人尚未開發的螞蟻能力的廣度，用不了多久就會(hui) 有更多的機器人女王出現在這個(ge) 領域。

Works Cited

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