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遠古海洋有著許多奇特的生物形態(tài)，但隨著地質(zhì)年代的流逝，其中的大多數(shù)生物都已滅絕殆盡。這些遠古生物留給我們的只有少量化石紀錄，科學家一直在努力探索這些滅絕生物的奧秘，揭開地球漫長生命進化史中的一隅。
美國卡內(nèi)基梅隆大學的科學家最近使用軟機器人技術(shù)“復活”了一種存在于4.5億年前的遠古生物——側(cè)囊蟲。這項研究為人類打開了一扇了解遠古生物的新窗口，也將軟機器人技術(shù)引入古生物學研究的創(chuàng)新領(lǐng)域。
側(cè)囊蟲是一種生存在4.5億年前，遠早于第一批恐龍出現(xiàn)的古老海洋生物?？▋?nèi)基梅隆大學的研究小組利用化石線索設(shè)計了側(cè)囊蟲的軟機器人復制品。他們在《美國國家科學院院刊》發(fā)表的論文中報告了這一研究成果。
研究人員首先通過對側(cè)囊蟲化石的觀察，對其身體結(jié)構(gòu)和移動附肢進行了精確的測繪與建模。他們將這些結(jié)構(gòu)參數(shù)輸入計算機，構(gòu)建了一個側(cè)囊蟲的三維虛擬模型?；谶@個模型，研究人員可以模擬側(cè)囊蟲在海底不同方式的運動。
在計算機模擬的基礎(chǔ)上，研究團隊進一步使用軟機器人技術(shù)來打造側(cè)囊蟲的物理復制品。軟機器人由柔性材料制成，可以像生物體那樣實現(xiàn)柔軟的運動。研究人員使用3D打印和柔性聚合物材料，按照化石測量結(jié)果來制造類似側(cè)囊蟲移動附肢的柔軟結(jié)構(gòu)。
最終，他們制造出一個可以在試驗臺上爬行的側(cè)囊蟲軟機器人模型。這個模型的運動方式與計算機模擬結(jié)果高度吻合，表明研究人員成功復制了這一滅絕生物的基本運動學特征。
借助軟機器人模型，研究人員對側(cè)囊蟲的運動方式進行了深入探究。結(jié)果表明，側(cè)囊蟲可能主要依靠管狀移動附肢在海底進行運動，這種附肢的擺動推動可以產(chǎn)生向前的力。同時，側(cè)囊蟲也可能進行大范圍的掃掠式運動，用身體兩側(cè)的附肢在海底進行擺動，以獲得更高的平均移動速度。
研究還發(fā)現(xiàn)，移動附肢的長度對側(cè)囊蟲運動能力有重要影響。模擬結(jié)果顯示，隨著附肢長度的增加，側(cè)囊蟲的平均移動速度也呈指數(shù)級上升，這為科學家提供了重要啟示，有助于了解早期生物運動結(jié)構(gòu)的演化。
人類文明在地球46億年的歷史長河中不過瞬息。要探索生命漫長的進化歷程，我們需要展開想象的翅膀，借助科技的力量來重構(gòu)已滅絕生物的遠古畫卷。
軟機器人技術(shù)為實現(xiàn)這一目標帶來了新的希望。不同于傳統(tǒng)堅硬的機器人，軟機器人模擬生物體的柔軟特性，能夠以更加生物化的方式來復制運動，這為考古學家和古生物學家提供了一個寶貴的工具，用來探究那些只留下骨骼或輪廓的古生物。
而側(cè)囊蟲軟機器人模型證明了這種技術(shù)的可行性和潛力。我們有理由相信，在不久的將來，科學家可以通過這種方法來重現(xiàn)越來越多古老物種的運動原理，包括那些形態(tài)極為怪異的生物，這將大大拓展我們對地球生命演化歷程的認知，揭開生命奧秘的更多面紗。
當更多“電子化石”重現(xiàn)古生物的生命跡象時，我們將有機會不僅從化石標本中，而且從它們靈活運動的投影中，感受到跨越億萬年的生命心跳。這是技術(shù)進步賦予我們的驚人機遇，也將推進人類文明對自然和生命的理解。
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