新加坡的“半机械蟑螂”去缅甸救灾了？听着有点科幻，但这是真的。2025年3月28日缅甸大地震，各国救援队纷纷赶去，新加坡带去的除了80个队员、4条搜救犬，还有10只半机械蟑螂。

3月30日至4月3日，半机械蟑螂参与进行了两次搜救行动，尽管最终没有发现幸存者，但它们深入到搜救犬无法触及的废墟深处，提供了宝贵的探测数据。

缅甸地震中倒塌的建筑

消息传出，有网友惊叹于科技的力量，认为半机械蟑螂为未来地震救援开辟了新思路，能到达人类和传统救援设备难以抵达的地方，大大提高救援效率；也有网友表示，虽然听起来有些“惊悚”，但在灾难面前，只要能拯救生命，任何技术都值得尝试。

废墟中的考验

这些半机械蟑螂由南洋理工大学的一间实验室研发，马达加斯加发声蟑螂背上安装一种微型电子背包，变身为“半机械化昆虫”。微型电子背包里，有一块主控制板、一个无线通信模块和一块小型可充电锂电池。安装电子背包需要极为小心，既要确保电子元件能正常运行，又不能影响昆虫的自然活动。

这间实验室开展“生物机器人”研究已有10年之久。早在2015年3月，《当代生物》（Current Biology）期刊就以实验室研发的半机械化甲虫为该期封面，对其原理和应用做了详细的报道。此后，半机械化昆虫的研究和应用得到大量关注。如何穿越复杂地形、挖掘其在地震等灾后协助救援的潜力等方向的研究论文迅速涌现。

一只马达加斯加蟑螂改造的半机械昆虫

在缅甸地震中，那些参与救援的“机甲战士”展示了实验室最新的研究成果，即半机械化昆虫在完全未知和障碍密布的地形中如何自主导航。这种最新的“去中心化群体导航算法”，使得被“武装”的昆虫能够自发协调行动。

所谓“去中心化群体导航算法”，就是昆虫群不依赖中央控制调度，而是依靠昆虫间的局部感知和合作，在没有外部精确定位系统的情况下，完成群体协作任务。

研究团队曾将这些半机械化昆虫放入模拟的灾后废墟复杂环境中，启动导航算法，进行实验。使用微弱的电流刺激蟑螂的左右触角，这会让蟑螂误以为撞到了东西，进而朝相反的方向移动。当蟑螂停下来或放慢速度时，研究人员会通过刺激尾部的感觉器官催促它们继续前进。

研究人员发现，在算法作用下，“半机械化昆虫部队”能够在复杂环境中完成任务。它们背着“背包”，悠闲地走过沙盘中的一条崎岖道路。每只蟑螂似乎都在随心所欲地移动，但它们巧妙地避开了瓦砾等障碍物，准确抵达目的地，没有一只掉队。

令人惊叹的协作能力

让一群昆虫行动一致听指挥其实不是那么简单的事情。在机器人群体控制研究领域，通过模仿候鸟的队形驱动机器人是比较主流的方向。然而应用到“半机械昆虫”身上时就会发现，一旦昆虫被障碍物绊倒就很难恢复原来的姿态。如果昆虫进行的是群体行动，还可能挤作一团无法前进。为了精确地控制它们，需要准确确定每只昆虫的位置，但这将增加设备的尺寸，并会使昆虫的行动受限。

实现这一目标的关键是，让昆虫能够自觉地追随人类的引导，就像跟团旅游时游客会自觉跟随举着小旗的导游移动一样。研究团队设计的“旅游团启发控制”算法是最新研究成果的核心。此算法模仿了游客跟随导游的行为，由一个昆虫担任领队，其他昆虫在后进行跟随。

通过简单的规则，让昆虫群体保持队形并有效避开障碍。每只昆虫的行动都会受到邻近昆虫的影响，它们在行进过程中会根据彼此之间的距离和方向不断调整自己的方向。当一只昆虫因障碍而减速时，其他昆虫会本能地绕开它，形成一个自然的避让机制。

多次实验结果表明，半机械化昆虫群体能够有效地在未知障碍地形中导航，并成功抵达目标位置。“旅游团启发控制”算法显著减少了昆虫之间的纠缠现象，提高了导航的安全性和效率。

此外，实验室还创新性地利用昆虫的自然本能和群体行为，有效地减少了昆虫之间可能存在的干扰或者影响，提高了系统的稳健性和效率。这些突破性进展为半机械昆虫在实际应用中的大规模部署奠定了基础。

‌生物友好的技术突破‌

值得一提的是，研究人员并未对昆虫进行侵入性神经改造。昆虫携带的“背包”通过无线信号与昆虫的神经系统连接，控制者仅以微量电刺激引导其运动方向。

同时，控制信号也不会破坏昆虫的神经系统，而是通过模拟自然的神经信号来引导昆虫执行特定的动作。也就是说，昆虫的基本生理功能和自然行为得以保留，其自主活动能力未被剥夺，仅在特定任务中接受行为引导，如同为生物体安装了“智能导航系统”。

实验数据还显示，外部控制未显著影响蟑螂的生存状态。昆虫在执行任务期间并未表现出明显的健康问题或寿命减少，活动虽然被控制，但它们依然能够保持基本的生理活性。

半机械蟑螂用于地震救援

能实现生物友好的关键，在于昆虫依然依赖其自然的运动能力和生理机能，电子设备只是辅助和引导它们去完成任务，并未完全替代它们的自然反应。因此，昆虫在控制下的存活时间与它们自然的生理周期相似，且没有受到显著的影响。

后续，实验室将致力于进一步提升半机械化昆虫的自主定位能力。同时还将开发多场景应用模型，包括物流仓储巡检、农田病虫害监测及有毒环境勘探等，进一步挖掘技术在实际场景中的应用潜力。

虽然半机械昆虫要投入真正的“实战”还需经过许多考验，但在缅甸地震的首次人道主义实践已证明，这项“黑科技”正从实验室加速走向现实。

来源: 我是科学人