能直接把生物耳朵“接”在机器人身上吗？-电子发烧友网

通俗来讲，要想让机器人 “听见”，就需要麦克风阵列将声音信号转换为电信号，随后经过对电信号进行处理，获得声音包含的信息。

当然，打造机器人听觉，说起来容易做起来难。

机器人的听觉系统需要传感、机械、控制等因素的协调配合，可谓涵盖了多个学科，要想做到像人耳那样（能听辨出声音类型、内容、来源、远近、方位等）是一件困难的事情。

那么，既然模仿生物耳朵不易，那么直接把生物耳朵 “接”在机器人身上，可行吗？

其实，这个有点儿古怪甚至可以说是残忍的想法来自于以色列特拉维夫大学的一个研究小组。

前不久，该团队题为 Ear-Bot: Locust Ear-on-a-Chip Bio-Hybrid Platform（耳朵机器人：蝗虫耳朵芯片生物混合平台）的研究成果正式发表于《传感器》杂志。

生物耳朵有何优势？

这项研究中，研究团队选定的主角是蝗虫。

原因在于，经过数亿年的进化，昆虫已经获得了一些自然界中最为高效强大的感知器官，如果把这些感知器官视作传感器，那么相比众多人造传感器，这种传感器的优势在于体积小、重量轻、功耗低、可适用于多变的环境。

尤其是在听觉方面，昆虫的听觉传感器经过多次进化，已经可以发挥场景分析、交流的功能，有着高度的多样性，具体来看：

形态上，其耳朵可以是近场敏感的触角，也可以是远场敏感的鼓膜。

功能上，可以是窄带过滤器（蚊子），也可以是宽带传感器（夜蛾）。

神经处理上，可以只有一个神经元（夜蛾），也可以有数千个干预神经元（雄性蚊子耳朵有 15000 个神经元）。

而沙漠蝗虫耳朵较为敏感，所涵盖的频率范围广，可以被作为一个很好的从神经系统读取电生理信息的模型。

研究团队表示：

目前为止，还没有哪项研究证明生物混合机器人平台（bio-hybrid robotic platform）能够通过生物传感器对声音做出反应。在机器人平台上加入生物传感器，可以有两方面优势，一是可以将其行为、能力与特征鲜明的自然蝗耳进行比较，二是可以将其与纯粹的技术设备（麦克风阵列）进行比较。

把蝗虫耳朵 “接”在机器人身上

研究团队是如何做的呢？

论文显示，研究团队设计了一个生物混合平台 Ear-Bot，它集成了沙漠蝗虫的听觉系统作为传感输入，与一个移动机器人平台相连接。

通俗来讲就是，打造一个蝗虫耳朵芯片 Ear-Chip，将其作为机器人的听觉传感器。

在这个过程中，团队利用到了微生理系统（MPS，也称芯片上的器官 OoC）的最新发展，也就是 “人体器官芯片技术”。

人体器官芯片是一项新兴的前沿技术，简单来讲就是指一种在载玻片大小的芯片上构建的器官生理微系统，包含着活体细胞、组织界面、生物流体等器官微环境的关键要素，因此可以在体外模拟人体组织器官的主要结构功能特征以及器官间的联系。人体器官芯片技术背后是多学科的交叉汇聚，曾在 2016 年被列为十大新兴技术之一。

其实，Ear-Chip 的设计能使得蝗虫耳朵长期存活，同时也保证了它能被放置在移动的小型机器人平台上（如下图 a 所示）。