微型机器人能用声波自组成智能集群

声波成为控制微型机器人的一种手段。图片来源：宾夕法尼亚州立大学

受蝙蝠、鲸鱼等生物利用声波交流导航的启发，美国宾夕法尼亚州立大学与德国慕尼黑大学科学家联手，在12日出版的《物理评论X》杂志上发表重要研究成果：配备简易声学设备的个体微型机器人，能通过声波协调形成具有环境适应能力的智能集群，其自组织行为堪比鸟群或鱼群。

研究团队首次证实声波可作为微型机器人的控制媒介。这些理论模型中的机器人仅配备微型麦克风、扬声器、振荡器和电机等基础元件，却展现出惊人的群体智慧。每个个体都会自动将振荡器频率与群体声场同步，并向最强声源靠拢。

研究团队从未预料到如此简单的设计能产生这般精妙的集体行为。相较于活性物质依赖化学信号的传统控制方式，声波通信具有显著优势：传播更快更远、能量损耗极低，且系统设计更为简洁。

虽然当前研究仍停留在计算机模拟阶段，但研究团队确信，任何遵循该设计的实体机器人群体都将呈现相同的智能特征。这种声控微型机器人集群能在狭小空间灵活导航、形态受损后可自主重组，且具备环境集体感知功能。

这些特性使机器人集群能在灾后环境勘探、污染物清理、靶向药物输送，以及环境监测等多个应用场景中大显身手。而且，即使个别机器人损坏，集群仍能保持整体功能，这种自我修复特性对传感器网络建设尤为重要。

最新成果标志着活性物质研究领域的重要突破。该领域旨在研究自推进微观生物和合成代理（从成群的细菌或活细胞到微型机器人）的集体行为。最新研究也为开发能在复杂环境中执行任务的新一代微型机器人奠定了理论基础。

(责编：雷哲琼、姜洁)