他跑得那么快。

随着技术的发展，很多机器人已经能够做出非常流畅的动作，可以帮助人类完成家务和一些特殊的任务。然而，无论机器人设计得多么好，它都无法与生命竞争。由于机器人是由一系列传感器、执行器和发出指令的神经网络组装而成，因此它们的传感器通常只能检测到单一信号，例如压力、光、热等。

相比之下，生物体不仅同时对各种信号做出反应，而且具有极高密度的受体。例如，即使只是一根手指，也有超过 3000 个机械感受器。这些受体与成千上万的神经和神经元通路相连，这些神经元通路相互连接，使得手指感受到的信号得以传递。迅速传送到大脑。如果要将如此复杂的部件从下往上组装成机器人成品，所需的流程已经远远超出了人类目前的技术水平。

生命体和机器人有可能合二为一吗？一些科学家提出了生物混合机器人的想法：让细胞按需形成有用的形式，或者利用细胞自然形成的特定组织来控制机器人。

在最近发表在《Science Robotics》上的一篇论文中，康奈尔大学的研究人员在生物混合机器人领域又迈出了重要一步：他们利用杏鲍菇（Pleurotus eryngii）菌丝体成功地控制了许多不同形式机器人的运动。

其中一台利用杏鲍菇菌丝体控制的机器人（图片来源：原论文）

“杏鲍菇机器人”

当我们想到生物混合机器人时，我们可能不会想到杏鲍菇。因为这些菌类留给人们的第一印象，除了好吃之外，可能就只有“哑”字了。距离能够执行各种任务的机器人似乎还很遥远。然而，在生物混合机器人领域，真菌实际上具有许多动物细胞无法比拟的优势。

首先，真菌不需要在无菌环境中生长，而且“容易生长”。它们只需要提供基本的营养就可以大量繁殖。相比之下，“娇嫩”的动物细胞不仅需要研究人员每天更换新鲜的培养基，还需要研究人员在培养基中添加抗生素才能正常生长。此外，真菌在自然界中也广泛分布，可以在高盐、高酸、极地甚至辐射环境中生存，这为其广泛的应用场景奠定了基础。

最后，真菌还可以对各种环境因素做出非常敏感的反应。例如，光调节真菌的昼夜节律。在土壤深处，菌丝体形成一个巨大的网络，对环境变化做出反应。就像我们的神经元接收信号后产生动作电位一样，菌丝体细胞也可以通过跨膜离子传输产生类似的电信号，甚至有类似的去极化和复极化过程。

结果，康奈尔大学的罗伯特·F·谢泼德教授注意到了牡蛎蘑菇，这是一种生长迅速、无毒的可爱真菌。如果我们能够记录下杏鲍菇响应环境因素的电信号，然后用这些信号作为指令让机器人做出相应的动作，那岂不是相当于用杏鲍菇来控制机器人呢？说到底，这简直就是驾驶高达机器人的侧耳王啊！

杏鲍菇（图片来源：Diego Delso，来自 Wikimedia Commons）

然而，实现真菌控制的机器人并不简单。这是一个结合了机械工程、电子学、真菌学、神经生物学和信号处理等多个领域的系统工程。研究团队需要解决的第一个问题是如何屏蔽机器人运行过程中的振动和电磁干扰，从而稳定、长期记录菌丝体产生的生物电信号。他们采用的方法是培养杏鲍菇的菌丝体，让菌丝体生长并包裹住电极，并与电极形成稳定的连接，然后用这种可以实时记录电信号的菌丝体模块作为机器人支架。的一部分。

研究团队还需要让记录的生物电信号引导机器人的动作。因此，他们从动物神经系统的中枢模式发生器（CPG）中汲取灵感，设计了一种特殊的控制架构。 CPG是一种神经元回路，可以内源性地产生节律性输出并形成节律性运动模式，而不需要节律性感觉输入或中枢反馈输入（例如七鳃鳗的许多游泳行为）。研究人员设计了一种算法，将菌丝体的电信号转换成类似于CPG的数字控制信号，这些信号被发送到机器人的执行器——阀门或电机——以控制机器人的运动。