倘若回到3億多年前，你將見證地球生命演化史上的重要一幕：魚類祖先“掙脫”水的懷抱，實現(xiàn)從海洋到陸地的飛躍。今天的我們雖不能回到過去，卻能將過去“帶回”現(xiàn)在。英國劍橋大學研究團隊近日在《科學·機器人》雜志上發(fā)表一項重要研究，通過開發(fā)仿古生物機器人來檢驗關(guān)于生命演化的種種假設(shè)，這項技術(shù)為我們打開了一扇探究遠古生物的新大門。

一般來說，化石拼圖可以幫助古生物學家復原遠古生物的存在狀態(tài)。然而，化石只能告訴我們“是什么”，卻難以解答“怎么樣”。例如，從幾塊殘缺的骨頭化石，如何推導出這一生物完整的運動方式呢？針對這一難題，機器人研發(fā)者別出心裁地將仿生科技引入，打造了一個可供反復演練的實驗“舞臺”，通過不斷調(diào)試和優(yōu)化，逐步還原出最接近歷史真相的“演出”。比如，德國洪堡大學的研究團隊利用3D建模和仿生機器人技術(shù)，模擬了一種生活在早二疊紀的柏氏山行龍的運動方式，發(fā)現(xiàn)該生物更偏向于四足直立行走。美國卡內(nèi)基梅隆大學的研究人員利用軟體機器人，重現(xiàn)側(cè)囊蟲已消失的運動方式，并推測出提高其移動速度的方法。

這些研究案例展示了仿生機器人在古生物學研究中的巨大潛力。通過應用3D建模、軟體材料驅(qū)動和機器人學等前沿技術(shù)，仿生機器人宛如稱職的“時空演員”，能夠按照科學家的種種推測，生動演示遠古生物可能的運動方式及功能。循此思路，劍橋大學研究人員提出了“古生物啟發(fā)機器人”這一新興的研究方法，將機器人技術(shù)運用到生物演化研究中，通過構(gòu)建具有遠古生物特征的機器人，來重現(xiàn)古代生物的運動模式和行為機制，可用于驗證水陸過渡、飛行起源等假設(shè)。

古生物的智慧、生命演化也為現(xiàn)代科技帶來創(chuàng)新靈感，為機器人工程的難題突破另辟蹊徑。例如，中國南京大學聯(lián)合美國科研機構(gòu)從古代三葉蟲的眼睛結(jié)構(gòu)中獲得靈感，進而開發(fā)了一種具有極大景深拍攝能力的微型照相機。中國浙江大學研究人員模仿深海獅子魚身體結(jié)構(gòu)研發(fā)的智能軟體機器人，是全球首個在馬里亞納海溝成功突破萬米級深潛并自由游動的機器人。這種“師法自然”的創(chuàng)新思路，正在為仿生機器人領(lǐng)域的發(fā)展開辟新途徑、培育新動能。

更令人期待的是，科研人員正在探索從“仿生”向“類生”的跨越，即從“研發(fā)機器魚便模仿水中游的”“研制無人機便效仿天上飛的”這種公式中跳出，開始更深入地挖掘自然界中的各類生物模式及其背后的普遍規(guī)律。比如，中國科學技術(shù)大學團隊系統(tǒng)歸納了自然界中象鼻、章魚觸手等的運動模式，開發(fā)的新型軟體機器人在抓取物品和完成復雜操作方面，幾乎媲美動物肢體。又如，借鑒蟻群的運作模式，開發(fā)設(shè)計高效協(xié)作的機器人集群算法。相關(guān)科學研究不再局限于模仿單個生物的外形或動作，而是著眼于更為宏觀和本質(zhì)的生物學原理，設(shè)計出可應用于機器人的通用智能方法。這種轉(zhuǎn)變，就像是美術(shù)創(chuàng)作中從“寫實派”到“寫意派”的演進，不再執(zhí)著于逼真到一眼可辨，而是追求“神韻”與“意境”。

理解過去就是把握未來。仿生機器人不僅是打開歷史之門的鑰匙，更是推動科技創(chuàng)新的催化劑。未來，通過古生物學、生物學和機器人等跨學科合作，人類將探索機器人的更多形態(tài)和更強悍的性能，有望應用在深空發(fā)射、深海探索、災難救援、醫(yī)療手術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。古代智慧啟迪未來發(fā)展，仿古生物機器人看似在“復古”，更是在“革新”。

（作者喻俊志為北京大學工學院教授）

（來源：人民日報）