倘若回到3億多年前，你將見(jiàn)證地球生命演化史上的重要一幕：魚(yú)類(lèi)祖先“掙脫”水的懷抱，實(shí)現(xiàn)從海洋到陸地的飛躍。今天的我們雖不能回到過(guò)去，卻能將過(guò)去“帶回”現(xiàn)在。英國(guó)劍橋大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)近日在《科學(xué)·機(jī)器人》雜志上發(fā)表一項(xiàng)重要研究，通過(guò)開(kāi)發(fā)仿古生物機(jī)器人來(lái)檢驗(yàn)關(guān)于生命演化的種種假設(shè)，這項(xiàng)技術(shù)為我們打開(kāi)了一扇探究遠(yuǎn)古生物的新大門(mén)。

一般來(lái)說(shuō)，化石拼圖可以幫助古生物學(xué)家復(fù)原遠(yuǎn)古生物的存在狀態(tài)。然而，化石只能告訴我們“是什么”，卻難以解答“怎么樣”。例如，從幾塊殘缺的骨頭化石，如何推導(dǎo)出這一生物完整的運(yùn)動(dòng)方式呢？針對(duì)這一難題，機(jī)器人研發(fā)者別出心裁地將仿生科技引入，打造了一個(gè)可供反復(fù)演練的實(shí)驗(yàn)“舞臺(tái)”，通過(guò)不斷調(diào)試和優(yōu)化，逐步還原出最接近歷史真相的“演出”。比如，德國(guó)洪堡大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)利用3D建模和仿生機(jī)器人技術(shù)，模擬了一種生活在早二疊紀(jì)的柏氏山行龍的運(yùn)動(dòng)方式，發(fā)現(xiàn)該生物更偏向于四足直立行走。美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的研究人員利用軟體機(jī)器人，重現(xiàn)側(cè)囊蟲(chóng)已消失的運(yùn)動(dòng)方式，并推測(cè)出提高其移動(dòng)速度的方法。

這些研究案例展示了仿生機(jī)器人在古生物學(xué)研究中的巨大潛力。通過(guò)應(yīng)用3D建模、軟體材料驅(qū)動(dòng)和機(jī)器人學(xué)等前沿技術(shù)，仿生機(jī)器人宛如稱(chēng)職的“時(shí)空演員”，能夠按照科學(xué)家的種種推測(cè)，生動(dòng)演示遠(yuǎn)古生物可能的運(yùn)動(dòng)方式及功能。循此思路，劍橋大學(xué)研究人員提出了“古生物啟發(fā)機(jī)器人”這一新興的研究方法，將機(jī)器人技術(shù)運(yùn)用到生物演化研究中，通過(guò)構(gòu)建具有遠(yuǎn)古生物特征的機(jī)器人，來(lái)重現(xiàn)古代生物的運(yùn)動(dòng)模式和行為機(jī)制，可用于驗(yàn)證水陸過(guò)渡、飛行起源等假設(shè)。

古生物的智慧、生命演化也為現(xiàn)代科技帶來(lái)創(chuàng)新靈感，為機(jī)器人工程的難題突破另辟蹊徑。例如，中國(guó)南京大學(xué)聯(lián)合美國(guó)科研機(jī)構(gòu)從古代三葉蟲(chóng)的眼睛結(jié)構(gòu)中獲得靈感，進(jìn)而開(kāi)發(fā)了一種具有極大景深拍攝能力的微型照相機(jī)。中國(guó)浙江大學(xué)研究人員模仿深海獅子魚(yú)身體結(jié)構(gòu)研發(fā)的智能軟體機(jī)器人，是全球首個(gè)在馬里亞納海溝成功突破萬(wàn)米級(jí)深潛并自由游動(dòng)的機(jī)器人。這種“師法自然”的創(chuàng)新思路，正在為仿生機(jī)器人領(lǐng)域的發(fā)展開(kāi)辟新途徑、培育新動(dòng)能。

更令人期待的是，科研人員正在探索從“仿生”向“類(lèi)生”的跨越，即從“研發(fā)機(jī)器魚(yú)便模仿水中游的”“研制無(wú)人機(jī)便效仿天上飛的”這種公式中跳出，開(kāi)始更深入地挖掘自然界中的各類(lèi)生物模式及其背后的普遍規(guī)律。比如，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)歸納了自然界中象鼻、章魚(yú)觸手等的運(yùn)動(dòng)模式，開(kāi)發(fā)的新型軟體機(jī)器人在抓取物品和完成復(fù)雜操作方面，幾乎媲美動(dòng)物肢體。又如，借鑒蟻群的運(yùn)作模式，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)高效協(xié)作的機(jī)器人集群算法。相關(guān)科學(xué)研究不再局限于模仿單個(gè)生物的外形或動(dòng)作，而是著眼于更為宏觀和本質(zhì)的生物學(xué)原理，設(shè)計(jì)出可應(yīng)用于機(jī)器人的通用智能方法。這種轉(zhuǎn)變，就像是美術(shù)創(chuàng)作中從“寫(xiě)實(shí)派”到“寫(xiě)意派”的演進(jìn)，不再執(zhí)著于逼真到一眼可辨，而是追求“神韻”與“意境”。

理解過(guò)去就是把握未來(lái)。仿生機(jī)器人不僅是打開(kāi)歷史之門(mén)的鑰匙，更是推動(dòng)科技創(chuàng)新的催化劑。未來(lái)，通過(guò)古生物學(xué)、生物學(xué)和機(jī)器人等跨學(xué)科合作，人類(lèi)將探索機(jī)器人的更多形態(tài)和更強(qiáng)悍的性能，有望應(yīng)用在深空發(fā)射、深海探索、災(zāi)難救援、醫(yī)療手術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。古代智慧啟迪未來(lái)發(fā)展，仿古生物機(jī)器人看似在“復(fù)古”，更是在“革新”。

（作者為北京大學(xué)工學(xué)院教授）