《自然》刊出一项有趣奇妙的发明(图)

　　

生物通报道：美国西北大学麦考密克工程和应用科学学院生物医学工程和机械工程助理教授米特拉·哈特曼和她指导的研究生约瑟夫·所罗门在深入掌握鼠类将胡须探测的外界信息传输给大脑的途径后，开发出了具有工程应用价值的人工胡须阵列。该成果发表在新近出版的英国《自然》杂志上。哈特曼表示，人工胡须阵列如同鼠类胡须的复制品，能够获得任何物体的三维图形。这项有趣奇妙的技术有望今后用在生产线、管道或水下机器上。

 

　　在自然界，许多哺乳动物利用它们的胡须来探索周围的环境和在大脑中建立物体的三维图形。例如，啮齿动物就是用自己的胡须鉴别物体大小、形状和材质，海豹则用胡须追踪它们的捕猎对象。  

　　鼠类的胡须实际上只作一维运动，即以其根部为顶端作小范围的旋转运动，并基本同地面平行。当胡须遇到物体时，会出现回弯、向上或向下等情况。胡须的这种机械弯曲能激活胡须根部小囊中数以千计的“感觉受体”，继而“感觉受体”向大脑发出相应的神经信号，并在大脑中产生物体的三维图像。

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    在人工胡须阵列探测物体形状的演示中，哈特曼和所罗门特意选择了外形复杂的小型头形雕塑。当人工胡须阵列“扫过”雕塑时，胡须出现弯曲引起张力变化，从而显示出雕塑不同点的位置。采用计算机软件将测量的点连接起来，便获得了代表雕塑的三维图形。此外，哈特曼还利用略有差异的人工胡须阵列，测量了流体的速度和方向。

 

    哈特曼和所罗门发现，他们的“机器人胡须”通过在一个小雕像顶部上下摆动，收集有关物体形状的信息。当胡须在物体周围移动时，变形测量器就会感知胡须的弯曲度，从而确定雕像顶部的不同位置。接着，一个电脑程序会“将许多点连在一起”，形成这一物体的三维图形。两位研究人员还发现，稍有不同的胡须序列还能确定流体流动的速度和方向，这很大程度上同海豹跟踪猎物经过的痕迹一样，在其中一个序列上，胡须在被拉宽后，可提供更多表面区域信息。（生物通杨遥）