http://kadhoai.com.cn 2026-04-29 00:47:48 來源:BLOG

雖然讓八條不同的觸手協調動作,對章魚的大腦而言,似乎是一項很需要技巧的活兒,但真正的困難在於如何控製觸手那些柔韌的、變化無窮的動作。如今,研究人員已經部分地解開了其中的奧秘。
跟(gen)我(wo)們(men)人(ren)類(lei)不(bu)同(tong),章(zhang)魚(yu)運(yun)動(dong)皮(pi)層(ceng)的(de)特(te)定(ding)區(qu)域(yu)並(bing)不(bu)對(dui)應(ying)身(shen)體(ti)的(de)特(te)定(ding)部(bu)位(wei)。相(xiang)反(fan),每(mei)個(ge)區(qu)域(yu)在(zai)不(bu)同(tong)時(shi)間(jian)控(kong)製(zhi)不(bu)同(tong)部(bu)位(wei)。它(ta)們(men)的(de)運(yun)動(dong)神(shen)經(jing)網(wang)絡(luo)好(hao)像(xiang)跟(gen)它(ta)們(men)的(de)身(shen)體(ti)一(yi)樣(yang)是(shi)柔(rou)性(xing)的(de)----這個現象擴展了神經生理學的範疇,或許還可以用來改進柔性臂機器人的設計。
耶路撒冷希伯來大學的神經生物學家Benny Hochner,在本周四出版的《當代生物學》(Current Biology)雜誌上發表了這項研究。他說:“我們認為,因為章魚身體的複雜性及其可變性,它為控製係統的組織提供了一條新途徑。這是我們在這項研究中取得的新發現。”
“它適合於具有比我們人體多許多自由度的結構體;人體是圍繞分段的骨架構成的,沒多少自由度。”
Hochner集(ji)中(zhong)精(jing)力(li)研(yan)究(jiu)章(zhang)魚(yu)如(ru)何(he)控(kong)製(zhi)其(qi)觸(chu)手(shou),已(yi)有(you)十(shi)多(duo)年(nian)了(le)。在(zai)早(zao)先(xian)的(de)研(yan)究(jiu)中(zhong),他(ta)幫(bang)助(zhu)證(zheng)明(ming)了(le)貌(mao)似(si)複(fu)雜(za)的(de)運(yun)動(dong),實(shi)際(ji)上(shang)是(shi)一(yi)個(ge)個(ge)簡(jian)單(dan)運(yun)動(dong)的(de)合(he)成(cheng)。Hochner還發現,許多運動受外圍神經控製,而不是受大腦控製,好像每條觸手都有自己的脊髓一樣。
章魚大腦發出一條一般性的指令,觸手計算出具體的信號:這比大腦自己完成所有的計算要簡單許多。機器人專家對這一切特別感興趣,因為他們想製造帶柔性附屬肢體的機器----這種機器非常適合在災難現場進行搜救工作,或在體內蜿蜒穿行完成外科手術。
Hochner說:“基本思想就是,從生物學那裏獲得靈感,解決如何在柔性結構中產生運動,以及如何用神經係統控製它的問題。”
Hochner的團隊在最近的研究中,將導線插入章魚大腦,通上電流,測量產生的運動,然後再解剖這些動物,查看電極刺激的究竟是什麼部位。
他們發現了另一種模塊化的高效設計:每mei個ge位wei置zhi被bei證zheng明ming能neng在zai不bu同tong的de觸chu手shou處chu產chan生sheng不bu同tong的de運yun動dong,隨sui著zhe電dian流liu強qiang度du的de增zeng加jia,運yun動dong也ye變bian得de更geng複fu雜za。而er人ren體ti的de大da多duo數shu部bu位wei都dou隻zhi受shou一yi個ge不bu變bian的de位wei置zhi的de控kong製zhi。
Hochner說:“這些網絡相互嵌套。根據刺激,他們重新對係統進行了建模。結果具有更強的動態性,而組織並不嚴密。”
Hochner推測,章魚身體的其他地方(也許在每條觸手的根部)儲存著另外一些神經程序,起到了門的作用:阻斷來自大腦的部分信號,並放行另一部分信號。
Cecilia Laschi對這種可能性特別入迷,她是意大利聖安娜高級研究院(Italy’s Sant’Anna School of Advanced Studies)的生物醫學工程師,也是章魚項目組成員之一,該項目組受章魚啟發,正在研製軟體機器人。
“對機器人而言,這非常重要。如果你製造一台具有多個自由度的機器人,它會很難控製。”沒參加這項研究的Laschi說:“我們知道,有些運動受外圍神經控製,而有些參數是大腦設定的,我們將在我們的機器人身上運用同樣的思想。”
但是,盡管製造仿人機器的機器人專家,已經能夠在他們的計算中模仿人腦的結構了,Laschi 承認:“對於章魚,我們還沒到那個水平。”