老鼠腦下令機械人聽命

【本報訊】傳統機械人的神經中樞是由矽和金屬構成的微處理器,但美國喬治亞理工學院正開發中的一具機械人,動作指令卻是由一隻老鼠腦的二千枚左右細胞傳達。

在喬治亞理工學院神經工程實驗室教授波特領導下,一組研究人員已創造出一具半機械、半生物的機械人,可根據實驗室培養出的老鼠腦細胞的神經活動運作。神經訊號由一台電腦分析,這台電腦可搜尋腦細胞發出的模式,繼而將這些模式轉譯成機械運動。例如,如果神經細胞以某種方式發射訊號,機械人便將右輪旋轉一次。波特稱他的發明為「混種機械人」。

波特說:「這非常符合『共生體』的定義,一具數位電腦與一個活的神經網路聯合運作。」

波特一九九三年以來即一直建構組成混種機械人的軟硬體、培養器和老鼠神經細胞的系統,當時他在加州理工學院做博士後研究。他的團隊不但將培養皿中的神經細胞引介給世界,這個小組也運用縮時攝影和雷射成象技術,嚴密監視神經細胞受刺激時發生的形狀與連結上的微細變化。

波特希望,仔細觀察腦細胞暴露於感覺世界時有何變化,可幫助研究人員瞭解小群神經細胞學習的方式。波特做混種研究時,老鼠神經細胞層是培養在一列電極上,這些電極可接收神經細胞的電力活動。一具電腦則即時分析數千腦細胞的活動,以偵測電極附近神經細胞釋電所製造的明顯圖形。

瑞士機械人製造商K團隊公司以每個約三千美元的價錢出售這款三輪的銀色型機械人,大小約當冰上曲棍球用的橡皮圓盤,它以每秒一公尺的最高速度移動。

機械人移動時,以一個感覺系統運作,透過電極向神經細胞發出回饋。例如,機械人有光感應器,會向電極回饋與光成比例的電訊號。

芝加哥大學有機生物與解剖學系助教授哈茨波洛斯說,波特研發的回饋環有些類似人類神經系統。「波特的設計有可接收訊息的感應器,然後訊號回到培養皿中刺激細胞。而腦中發出的訊號也類似地先控制手臂,但肌肉和皮膚中也有感應細胞將訊息回送。」

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