http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2011-12-25
本报讯 蜻蜓一直以来都是人类眼中的飞行专家：侧飞、倒飞轻而易举，悬停、垂直上下不在话下。在灵活性上，即便是目前最先进的人造飞行器也无法与其相提并论。据英国《新科学家》杂志报道，美国科学家日前专门制造了一种微型芯片，希望以此来破解蜻蜓复杂的飞行控制系统，为今后无人机和其他飞行器的研发提供灵感。
负责该项研究的美国杜克大学电气工程师马特·雷诺兹说，蜻蜓的翅膀能够让其控制自如地来回穿梭，其自由度和操控性远超过目前所有人造飞行器的机翼。在扑食昆虫时，蜻蜓必须使自己的嘴和猎物保持在一条直线上，快速地水平移动，精准地垂直升降，这完全有赖于其独特的飞行控制能力。
为了弄清这一过程，雷诺兹与霍华德·休斯医学研究所的一个研究小组专门制造了一种比指甲盖还小的微型芯片。这种芯片的重量只有38毫克，是蜻蜓自重的十分之一。微芯片中的电极与蜻蜓神经索中的16条神经相连，从而能够获得蜻蜓飞行控制系统的神经信号。整个芯片附着在蜻蜓的腹部，由于体积小、重量极轻，它并不会对蜻蜓飞行和扑食能力造成干扰。在工作时，芯片通过无线方式获取电力，能够以每秒5兆的速度传输数据，与普通的家庭宽带传输速度相当。
在实验中，研究人员以果蝇为诱饵，测试实验蜻蜓的飞行能力，并以高速摄像机进行拍摄。结合由附着在蜻蜓身上的微型芯片传来的数据，他们就能获得蜻蜓飞行规律及其控制翅膀运动的相关细节。
研究人员称，通过这样的分析或能破解蜻蜓高超飞行能力的奥秘所在，从而开发出更灵活、敏捷的无人机和飞行器。(王小龙)
[科技日报]
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我国开发出新型芯片可使机器手脚活动自如
本报讯 (通讯员平扬 张轶帆 记者冯国梧)记者近日从南开大学了解到，由南开大学信息技术科学学院副教授段峰领衔研发的“稳定识别人意图的新一代人机交互式系统”，日前获得首届中国天津技术创业大赛初创类项目一等奖。
该系统通过一块贴在皮肤上的微小芯片识别人的意图，控制电子或机械设备工作，不仅可使残疾人轻松使用义肢写字、拿物品，使半身不遂患者正常行走并逐渐消除后遗症，还可用于研制更为智能的老年步行助力机械……这一系统通过人机交互可稳定识别人的意图，可广泛应用于康复医学领域。
段峰介绍，人控制肢体运动时，相应指令从大脑以电冲动的形式经过脊髓、运动神经传给肌肉，致使神经肌肉接头处的突触发生电化学反应，使得肌肉产生收缩，同时产生表面肌电信号，人根据自身意识控制不同肌肉产生运动时，相应的表面肌电信号也不同。因此通过识别人体不同肌肉的肌电信号特征值，可以有效获得人的不同意图，从而支配机器做出相应动作。
目前，采用这一技术的电刺激足下垂治疗仪、肌电假手、老年步行助力机械等已进入临床试验及产品认证阶段。该项目的研究团队由南开大学、日本东京大学等多家科研机构组成，在建立国际合作产学研平台的同时，项目组联合天津市天医医疗康复器具厂等建立企业平台，对相关技术进行产业化孵化。
[科技日报]