机械蚂蚁“建筑师”

大自然创造了很多神奇的生物，蚂蚁就是其中之一。灵敏的嗅觉，让蚁群可在迷宫般复杂的森林里自由地穿梭；强大的建造“天赋”，造就了其“鬼才建筑师”的美誉……当现代科技和蚂蚁完美地结合，展现在我们眼前的，就是一支所向披靡的“机械蚂蚁特工队”。

蚂蚁机器人“特工队”

美国加利福尼亚州的研究员最近从蚂蚁身上获取了灵感，利用机械组件和电子电路打造出了一支强大的蚂蚁军团。这些被称为“磁性驱动微型机器人”是基于抗磁微操作（DiamagneticMicro Manipulation ，简称DM3）原理进行运作，即依靠在电路板下移动的微型磁铁，使微型机器人根据预编指令完成指定动作，不仅能够实现单一机械蚂蚁的灵巧操控，还能组织一群蚂蚁“同类”协同工作。因此，这群重量还不到l克，长度只有约两毫米的蚂蚁机器人，却可在中央计算机的控制下以最高35毫米/秒的速度移动。根据美国电机及电子工程师协会（IEEE）的报告，这样的速度相当于“人类以略低于1马赫的速度跑步”，也就是略低于音速。

这支蚂蚁机器人“特工队”的潜力无限。它的开发者美国SRI公司表示，基于其体积小、移动灵敏等特点，蚂蚁机器人不仅能够进出微小的物体、在墙面自由爬行，还可以在柔软的材料，如弯曲的电路或者电缆线内，朝任何方向移动。SRI公司还表示，这群蚂蚁机器人可在DM3技术的支持下制造紧凑集成系统中的微小组件，甚至是更大型的建筑任务。已有的实验显示，机械蚁群已经成功利用碳棒制造了一个11.8英寸（约合30厘米）高的小塔。研究人员指出它们还可以使用玻璃、金属、木头和电子元件制造各种物体。

目前，SRI公司正在计划扩大技术规模，打造出包含数以万计昆虫机器人制造中枢，旨在降低制造建筑成本并加快建造速度，解放繁重的劳动力。

高效率的“建筑师”

让机械蚂蚁代替“建筑师”的思路有迹可循。蚂蚁的勤劳常为人所称道，其在建筑方面的鬼才“天赋”也素来为科学家赞许；经过对蚁群的长期观察，研究人员发现，蚂蚁的巢穴选址科学、功能合理，并且在筑巢过程中遵守一定的程序和规则。例如沙漠中的一种蚂蚁，它们不需要复杂的设计图纸，仅仅是依靠某种简单的沟通渠道，通力合作即可做出一座高达4.5米的巢穴，远看犹如一座宏伟的城堡。

科学家打算充分利用蚂蚁的这些特点，利用更加简单的指挥中枢和联络方式，设计并制造出拥有建筑“才能”的高效蚂蚁机器人，来简化建造流程、压缩人力成本。

在这一点上，哈佛科学家已经做了初步设想并取得了一定成果。哈佛科研人员认为，一方面可以给每一只机械蚂蚁布置各自的具体任务，并对其所负责的建造工作有着详细“思考”；而在各只机械蚂蚁之间以及它们与控制系统之间，拟通过红外线和超声波传感器进行联系，从而使得机械蚂蚁“建筑师们”在移动过程中遵守简单的规则，同时高效合作，避免单体与单体之间的碰撞产生。

另一方面，研究人员还打算制定简单的“交通规则”，让机械蚂蚁们在建造的过程中充分了解自己的工作路径，包括知道自己该去哪里工作，如何爬到更高的通道上，如何将建造材料放置在合适的位置上等等。科学家首先利用了轻质的泡沫材料来进行验证，实验结果给他们留下了深刻的印象，这些机械蚂蚁的自主创作能力非常强大。

如果这项研究成功，科研人员还打算利用机械蚂蚁在更复杂、更危险的环境下执行建造任务，例如用于水下栖息地、地震避难所的营建等。哈佛大学计算机科学家Radhika Nagpal认为，机械蚂蚁的研制可以让人类在无主导角色的情况下完成一个复杂结构的建造，并在建造过程中合作默契，避免产生摩擦。

机械军团飞向太空不久的将来，机械蚂蚁“建筑师”的自主工作能力将大大加强，取代人类在危险环境中的建造工作指日可待。

但是，科学家的野心不止于此。据悉，已经有不少科学家将目光瞄准了其他行星。这些科学家认为，类似于蚂蚁机器人的机械军团不仅能够承担地球上的建造工作，还能够为其他行星上的基地建造做出大量贡献。德国一名研究人员表示，目前已经探测到火星上有水和尘埃，科学家可以利用协同合作的小型机器人建造建筑物，而“只需要提供一些粘合剂”。一旦人类移民火星的愿望能够实现，这支机械军团无疑将成为人类开疆扩土的首批功臣。

为了实现让机械军团飞向太空的目标，一个由欧洲研究人员组成的科研组正在研发微型遥控机器人，它们的工作原理类似于蚂蚁或者蜜蜂，可以协同合作完成不同的任务。科研人员已经在制造蚂蚁大小的微型机器人群体方面取得了一定的经验，现在正着手制作一大群能够重新改装自己的机器人，并且试图让它们能够自动装配成更大的机器人，以便执行各种不同的任务。

就像蚂蚁会观察附近的其他蚂蚁正在做什么，跟随一个特定个体，或者在身后留下化学踪迹，以便将信息传递给群体一样。科学家设想中的这些微型机械军团的工作原理与之雷同，即让机器人之间能够进行“沟通”，让他们依次将信号传送给附近的其他“同伴”。举例来说，当其中一个机器人在星球探查时遇到阻碍，即可利用红外线等进行信号传递，求助其他机器人帮忙把障碍物搬开。

现有的研究表明，即使一些微型机器人在“工作”过程中出现了故障，也不会影响到整个建造进程，这对于在其他行星上建造基地来说，有着十分重要的意义。“如果一个机器人出现故障或者受到破坏，不会导致整个任务渗遭失败，因为另一个机器人会立即接管它的工作。”

另一个大难题是供能，在目前的设想中，科学家想利用太阳能为这些机械军团们供能。

但是功能越复杂的机器人所需的能量越多，而微型机器人能够携带的微型太阳能电池的能量有限。此外，如何处理这些能量也是一个问题。微型机器人能够携带处理器的能力也有限，科研人员必须针对此研发一种特殊运算法则来控制这些以毫米计算的机械军团。

可预见的未来

成功研发能够在其他行星上自主工作的微型机器人尚需时日。但是，仿蚁群的微型智能机器人已经取得了部分成功：这些机器人能够按照既定的实验目标进行互动。我们不难预测，某一天，我们能够大量生产机械“蚂蚁”一一就像制造电脑芯片一样，并将它们折叠成可需要的形状，应用于一些特殊工种或者比较危险的工种，以高效、安全地解决现有工作操作中遇到的问题；同时，也可以大大解放繁重的人工劳动力。