[动物趣闻] 动物如此踏出第一步

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最新仿生机器人揭示生物进化重要环节　动物如此踏出第一步
瑞士科学家制造的水陆两栖机器人揭示了动物从游泳到步行的进化奥秘。


　　动物从海洋走向陆地可谓生命进化史上的里程碑，那它们究竟如何实现从游泳到步行的转变呢？瑞士科学家将用最新研制的水陆两栖机器人揭示其中的奥秘。这个机器人以火蜥蜴为模型，地上能走水中会游。
　　能走能游
　　据英国《独立报》3月9日报道，这个机器人长约0.83米，科学家采用火蜥蜴的身体构造，仿制了一根由9节黄色的塑料串成的长长的脊柱，并模仿其脊髓神经元，给每一节安装了电池和微型控制器，控制它的运动方向和方式。
　　当它在陆地上行走时，主要依靠身体下面的四条可以转动的“腿”和可弯曲成“S”形的脊柱。当它下水后，脊柱扭动的频率会加快，尾部提供前进的推动力，就像一条原始的鱼一样自由游动。
　　简单推断
　　瑞士联邦技术学院的物理学家奥克·伊扎斯佩特领导的研究小组推断，水生动物在爬上陆地之前，并不需要进化出全新的神经系统。实际上，从水生到陆生的转变过程可能是非常简单的。神经系统只需要在原有的基础上扩大工作范围，增加刺激四肢运动的功能。而当它下水时，其四肢不再使用并向后合起，一连串神经信号会沿着脊髓传递，加速其扭动速度，并开始蛇形游动。
　　由于火蜥蜴非常类似于4亿年前地球上第一个出现的长有四肢的两栖脊椎动物，因此科学家选择以其为机器人的模型。实验证明，根据火蜥蜴设计的两栖机器人能像真正的两栖动物一样适应水陆环境。
　　伊扎斯佩特在研究报告中称，这个机器人增加了特殊的肢体振荡器，使其能在陆地爬行。改变机器人“脊髓”内的电流大小便可以控制其运动模式。电流刺激越小，机器人的运动就放慢，以适应步行方式；反之，如果加大电流刺激，机器人运动速度加快，就能在水中游动起来。伊扎斯佩特说:“我们认为，机器人肢体的协调非常好，一旦你启动机器人肢体的振荡器，原来的神经系统便转向新的模式，这便是陆地运动的典型方式。”
　　脊椎神经
通过这个机器人，科学家也能对人类脊椎的神经系统进行更深入的了解。伊扎斯佩特在发表在《自然》杂志上的研究报告中称:“自然找到了完
美的方式，形成脊髓内的复杂神经回路，并由此控制肌肉运动。”


(来源:南方都市报)

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【搜狐科学消息】据《生命科学杂志》3月8日报道，近日科学家们以火蜥蜴为模型，利用机器人模仿了动物从水生转为陆生的整个过程，旨在帮助科学家们了解水生动物在数百万年前是怎样爬往陆地生活的。
　　科学家们研制的这个机器人为我们揭示出鱼类的祖先从水生世界转向陆地生活演变的奥秘。远古时候的水生动物在水里游动主要是靠移动其身体，然而在陆地则是本能的利用肢翼挪动身体。一直以来，科学家对这一转变过程迷惑不解。
　　体态富于曲线的机器人
　　由于火蜥蜴非常类似于地球上第一个陆地栖息的脊椎动物，科学家选择两栖类动物火蜥蜴为模型。这个机器人长33英寸，科学家采用火蜥蜴的身体构造仿制出一根长长的脊髓，此外还模仿动物的脊髓神经元，并在机器人上安置了人工神经元。这些神经元对脊椎动物来回移动起了至关重要的作用。
　　位于瑞士洛桑的瑞士联邦技术学院(Swiss Federal Institute of Technology)的一名物理学家Auke Ijspeert说，“我们正在努力弄明白在远古时期的鱼类演变为两栖动物期间到底发生了什么，就像火蜥蜴。”

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从水生到陆生
　　Ijspeert及其研究小组成员们推断，水生动物在爬往陆地之前，并不需要将鱼鳍退化而完全使其进化为新的神经系统。实际上，从水生到陆生的转变过程是非常简单的。
　　其实，通过改变安装在机器人上“脊髓”的电流激励便可实现机器人移动的目的。电流激励越小，机器人移动得就越慢。同理，如果科学家加大电流激励，机器人移动速度变大，直至神经元中心达到工作极限。然而当火蜥蜴准备下水时，其肢翼不再使用并往后合起，随及它的身体触水并开始蛇形游动。Ijspeert说，“我们认为，机器人肢体的协调非常好，所以一旦你激励机器人肢翼的振荡器，原来的神经系统便转向新的模式，这即是陆地移动的典型驻波。”

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婴儿学步
　　Ijspeert解释，“两栖动物在陆地爬行时，不是完全形成一套新的陆生神经系统，而是利用之前在水里游动的神经系统，并在其基础上扩大范围工作。这个机器人只是增加了特殊的肢翼振荡器，使其能在陆地爬行。”
　　关于脊椎动物的肢翼移动和身体移动存在怎样的联系，这个机器人都给出了合理的解释。Ijspeeert 表示，“令我感到惊喜若狂的是，自然界给大脑、脊髓负责肢体行动的各区域赋予了不同的职责。”（雅龙）



来源：搜狐科技