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中科院:封装液态金属做机器人

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出品:科普中国   制作:科普集结号 丁佳  监制:中国科学院计算机网络信息中心

好莱坞科幻电影《终结者》系列中由硬汉影星阿诺·施瓦辛格扮演的机器人杀手一定令许多影迷印象深刻。这个由特殊金属材料制成的机器人可谓无所不能,它会“变形术”,能够随心所欲地幻化成各种人和物品;会“缩骨功”,能够沿着狭小的孔隙穿墙而过;还“长生不老”,受到攻击后,能够自我修复,“死”而复生……

人们也许要说,这一切都要归功于编剧们天马行空的想象。但真的仅仅如此吗?在科学家的实验室里,“终结者”是否正在慢慢地走进现实?

蠢萌”的小东西,了不起的大发明

中国科学院理化技术研究所刘静研究员的实验室里,藏着一个神奇的“小宝贝”。

中科院:封装液态金属做机器人

图:在U形槽中运动的液态金属机器

看上去,这个圆滚滚的小家伙就像一个普普通通的小钢球,但实际上它是由一种叫做镓铟合金的液态金属制成的。镓是一种密度比铁略大的稀有金属,看上去银光闪闪,在自然界中常以微量分散于铝土矿、闪锌矿等矿石中,是一种熔点低、不易挥发、安全性相对较高的液态金属。

在一次实验中,一个学生发现了这个看上去极度普通的小圆球所拥有的惊天秘密——它竟然会跑!

事情是这样的。当时,那名学生随手用铝箔卷成一个小棍,戳了一下小圆球。就在铝箔棒接触到这滴液态金属的瞬间,在没有外加电场的情况下,它竟然在培养皿里面“跑”起了圈,还整整“跑”了一个小时才作罢。

这之后,科学家又给小圆球设计了“赛道”,球球们的出色表现令人惊讶。有的天资异禀,在长跑运动中表现出了惊人的耐力;有的遇到转弯处时,会稍作停顿,“思考一下人生”,再继续前进;一些身形偏“胖”的家伙,在遇到狭窄的通道时,还会使劲吸吸“肚子”,把自己挤过去……

科学家们觉得,这种液态金属机器所呈现出的一系列非同寻常的特性,已经相当接近自然界中简单的软体动物。

这个发现震惊了世界。许多人惊呼:“中国人造出了‘终结者’!”可是,它的动力究竟是从哪里来的呢?

给点吃的,我就灿烂”

人吃了饭,才有力气跑跑跳跳,这个液态金属机器也不例外。在那次妙手偶得的实验中,小圆球其实就是偷偷“咬”了一口铝箔魔法棒,才获得了源源不断的动力。

原来,当液态金属“吞食”了铝片之后,活泼的金属铝与液态金属表面形成了原电池反应,也就是将化学能转化成了电能。这种电化学反应改变了液态金属的表面张力,形成了内生电场,给液态金属机器提供了强大的动力;而电化学反应过程中产生的氢气,又会进一步助推液态金属机器,让它不停的自主运动。

科学家发现,仅需要很少的一点铝片,就能够“喂饱”一个直径约5毫米的液态金属球,让它完成长达一个多小时的持续运动,速度还能高达每秒钟5厘米。

不管从体型还是智能方面,虽然液态金属机器和电影中所描述的“终结者”机器人还有着很大的距离,但科学家已经在设想通过封装的方式,给液态金属机器安上“皮肤”,穿上“衣服”,或者用毛细现象将它附着在其他金属骨架表面,这样它就可以不必老泡在溶液中,能真正“站”起来,走出实验室。

未来应用,大有可为

当前,全球围绕先进机器人的研发活动如火如荼,制造能在不同形态之间自由转换的液态金属机器人,以执行高难度的特殊任务,是科学界与工程界长久以来的梦想,相关研究在军事、民用、医疗与科学探索领域具有重大理论意义和应用前景。

一方面,科学家在进行不断的尝试,试图找到声、光、热、电、力等各种因素对镓合金液态金属自驱动的影响。另一方面,科学家要给液态金属机器找到一种铝之外的“食物”,因为镓合金虽然对人体无害,但铝却对人体有毒,这就阻碍了液态金属机器人在生物学上的应用。

如果这些问题能够得到解决,这些机器“软体动物”可真的是前途无量了。

比如在抗震救灾中,这种柔性机器人就能够进行变形,穿过狭小的通道、门缝乃至散布于建筑物中的空隙,之后再重新恢复原形,并执行救灾任务。

而在医学领域,液态金属机器人可以顺利进入人体的各个血管和腔道,将药物送入靶点,或者直接清扫血管里的垃圾,还能进行神经连接修复、血管造影等多种多样的医学服务。

机器与人,谁“算计”谁?

这样的前景听起来很诱人,但还是有不少人会问,按照现在的发展速度,机器人是否会像《终结者》里的T-1000一样,成为冷血杀手,给人类社会带来威胁?

其实,不是你一个人在担心。就连著名物理学家霍金都曾说过:“按人工智能的发展进度,在不久的将来,机器可能就会以不断加快的速度重新设计自己,超越受制于生物进化速度的人类,最终摆脱人类的控制。”

这听上去有点讽刺,要知道,身患严重疾病的霍金可是地球上人工智能最大的受益者之一了。

其实,尽管经过近60年的发展,人工智能取得了巨大进步并呈爆发增长之势,但现在还处于“有智能没智慧,有智商没情商,会计算不会‘算计’,有专能无全能”的阶段,在看得见的未来,人工智能的整体水平还难以超越人类智能,更不足以威胁人类的生存。

水能载舟,亦能覆舟。任何高技术都是双刃剑。随着人工智能的深入发展和应用的不断普及,它的社会影响将日益明显。人类有必要从社会学的角度研究人工智能对人类社会的影响,建立健全相应的法律法规,让机器人成为人类永远的好伙伴,而不是可怕的“终结者”。

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中科院:封装液态金属做机器人

本文由科普中国出品,转载请与移动端科普融合创作项目办公室联系(mobile@cnic.cn)。

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