水上机器人化为锦鲤群游时争相啄食的饵料、机器人跳完舞再变身美味的蛋糕……这些弥漫创意和烟火气的科技构想,如今正在走进现实。
瑞士洛桑联邦理工学院科学家以鱼饲料为原料,打造出一款水上机器人,在完成使命后,便会化作鱼群的美餐自然降解。在智能系统实验室内,水上机器人形似微型摩托艇,长约5厘米,平均重1.43克,在水中最快每秒可移动3倍身长。它有独特的构造:主体结构由冻干鱼饲料构成,动力源自水触发的化学反应:柠檬酸与碳酸氢钠发生反应产生二氧化碳,气体压力迫使丙二醇喷出,导致局部水面张力骤降形成推力,可推动机器人持续运动数分钟。
机器人所有组件均可生物降解。当机器人完成任务后,它会像泡发的茶叶一样吸水变软,慢慢沉入水中,成为鱼儿的美餐。
“机器食品”项目于2021年启动,旨在打造可食用机器人,用于食品保鲜、紧急营养补给、人类和兽医学等领域,获欧盟350万欧元资助。该实验室已研发多项创新成果:可食用流体电路、用于监测作物生长的可食用导电油墨等。
“机器食品”的最新杰作是RoboCake。三层婚礼蛋糕顶部装饰着石榴口味的明胶软糖机器人,可借助气动系统活动头部和手臂;底层嵌有由维生素B2、槲皮素和巧克力制成的可食用电池,能为LED蜡烛供电。
可食用机器人有望在医疗保健、环境监管等领域发挥作用:可实现精确药物输送和体内健康监测。它能沿着食道移动递送药物,帮助吞咽困难的人或动物,降低吸入性肺炎的风险,或在消化道内实时监测健康状况。
可食用机器人还可在紧急情况下为人或动物提供营养。比如其特别适合野生动物救援,因为动物对移动食物源有天生的兴趣。在水产养殖中,这种特性可以提高饲料利用率,减少水体污染。
移动式可食用机器人外形可模拟野生动物喜爱的食物,内置疫苗和定位系统,主动吸引野猪等野生动物接种疫苗,以有效控制疾病传播。
此外,可食用机器人还能给人提供新颖的美食体验。例如,RoboCake咬下第一口是浓郁的黑巧克力味,随后会让人感受到电解质的微酸刺激,这种“会变味的蛋糕”展现了食品科技的无限可能。最重要的是,在全球每年产生4000万吨电子垃圾的背景下,可食用机器人这种“从自然中来,回自然中去”的设计理念,正在重新定义科技与环境的和谐关系。
当然也面临众多挑战。
首先是智能计算难题。现有计算系统依赖传统晶体管,无法食用;类胡萝卜素、食用染料等生物分子虽可食用,但信息处理与整合能力有限,如何打造既智能、又可消化的计算系统仍是重大课题。另一大挑战是,可食用机器人安全性缺乏验证。虽然其材料都是可消化且被认为是安全的,但有科学家担心,虽然一些可食用机器人的成分单独食用是安全的,但多种成分交叉反应后,可能导致无法预见的不良后果。
小型化和质量控制也是可食用机器人亟待解决的难题。如果这些机器人旨在评估身体机能并自主执行医疗干预(如精准给药),其体积必须足够小。此外,与相对简单的单纯营养机器人不同,这种机器人由更多组件构成,且组件间必须协同工作,任何故障都可能导致灾难性后果。因此,必须进行质量控制,确保其在体内运作时万无一失。延长可食用机器人的保质期,并赋予其令人愉悦的味道,也是亟待解决的难题。