最近几年，来自好莱坞的超级英雄主题电影几乎霸占了国内进口大片的半壁江山：蜘蛛侠、钢铁侠、美国队长、绿巨人，当然还有我们家老婆——黑寡妇（其实是 Scarlett Johansson）。细究这些超级英雄之根源，我们发现他们绝大多数都是经过生物技术或机械装置改造过的半机器人。 超级英雄目前还只存在于我们的幻想中，而科学家们已经开始研究昆虫机器人（robot insect）了。为什么好好的超人不搞，非要去搞虫子呢？这是因为昆虫拥有无可比拟的机动性，可以穿越很小的缝隙，也可以适应复杂的环境。目前昆虫机器人的机动性远远比不上真正的昆虫，尤其在可控性、稳定性和经济性等方面。于是通过无线遥控装置控制昆虫的活动，所谓半机器昆虫—— “机械甲虫” （cyborg beetles）出现了。甲虫背部的无线控制装置。该装置是用蜂蜡黏在甲虫背部的，对甲虫无害，可以轻易摘除。而且所有参与实验的甲虫都能存活 5-6个月，和正常的甲虫没有区别。 在鞘翅目昆虫（即有一对硬壳翅膀的昆虫）的翅膀基部，有一块很小的肌肉连接在第三腋片（third axillary, 3Ax）上，被称为3Ax 肌。研究发现，3Ax肌控制昆虫翅膀的折叠伸展，从而控制飞行时的方向，起到舵手的作用。 新加坡南洋理工大学Hirotaka Sato教授和美国加州大学伯克利分校的 Michel Maharbiz教授选择了花甲虫（学名为 Mecynorrhina Torquata）作为实验对象。他们先麻醉甲虫，然后穿刺外骨骼，把电极穿入3Ax肌，再通过导线连接到装置了电路板、电池和微型无线电接收器的 “背包” （backpack）上。如此一来，只要发射不同程度的电信号，就可以远程控制甲虫的飞行了，比如让它们左转、右转，或者停止飞行。 甲虫军团也不可能一直在天上飞着，还得接接地气。在花甲虫前腿中有4块肌肉分别控制腿的伸展、收缩、抬起和放下。研究人员向8块肌肉中插入了16个电极（每块肌肉上两个电极）来给予电信号刺激。研究发现，通过电刺激可以调节甲虫的步态（walking gait）、步幅（step length）和步速（walking speed），以达到控制甲虫的目的。接入了16个电极的花甲，图中是通过导线控制，也可以改装成无线控制。 从生物学的角度来说，相对于控制高等动物，调节控制昆虫的神经系统容易得多。而且，昆虫的体型更小，更不明显，也更容易到达其他生物不容易进入的地方。 与常规的远程控制无人机不同，这种 “机械甲虫” 的技术更简单，而且也更容易操作。甲虫仍有自然飞行的优势，只需要给他一点刺激调整方向，接下来的动作它会自己去完成，不需要复杂的机械控制系统。花甲虫的体型较大（身长可达8cm，重约8g），有效负载也较大，可以携带更多的仪器，比如微型通讯装置、热能感应器等，可在搜寻和救援时发挥更大的作用。随着研究的进一步深入，相信在不久的将来，人类就可以精准地远程控制昆虫活动，发送起飞指令、制定飞行轨迹、使之降落在定点目的地等。此外，还极有可能进一步研究控制昆虫的脑部神经，让甲虫完全听从人的指挥，打造一支真正的 “甲虫军团” 。 参考文献： Cao F, Zhang C, Choo HY, Sato H. 2016. Insect-computer hybrid legged robot with user-adjustable speed, step length and walking gait. J. R. Soc. Interface 13: 20160060.http://dx.doi.org/10.1098/rsif.2016.0060 Sato et al., 2015, Deciphering the Role of a Coleopteran Steering Muscle via Free Flight Stimulation. Current Biology 25, 798-803.http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2015.01.051 长按或扫描下面的二维码，让我们一起离科研近一点。