我国科学家突破脑机接口技术 世界首例"可控飞行鸽"投入灾害救援应用

问题:地震、坍塌、火灾等灾害现场,搜救常常要面对空间狭窄、结构不稳、能见度低以及有毒有害气体等多重困难。传统小型机电机器人虽能承担部分任务,但在续航、通过性、灵活性和环境适应上仍有不足。尤其在瓦砾缝隙、狭长甬道等“人进不去、设备难展开”的区域,信息获取与生命搜索的“最后几十米”依然是难点。 原因:山东科技大学机器人研究团队在长期研究中发现,微小型机电机器人往往受制于“能源有限、能力受限”等现实约束。基于此,团队提出一条思路:利用动物自身的机动性与环境适应能力,结合微型电子设备完成信息采集与行为调控。其核心做法是以微电流刺激特定神经区域,使动物对外部指令产生相对可预测的行为响应,并通过搭载传感器与图传设备获取现场数据。团队表示,此路线并非“取代动物本能”,而是在尽量小的刺激下实现可控动作,提高任务可用性。 影响:近日在青岛消防支队的一场测试中,在约10平方米的模拟灾后环境里,背负微型装置的“机器蟑螂”能够在狭窄通道内灵活穿行,绕开石块、木板等障碍,并通过头部单目摄像头回传“第一视角”画面。这类平台的价值主要体现在三上:其一,降低高风险区域的进入门槛,先行获取图像与路径信息,为人员进入和设备展开争取时间;其二,补齐复杂地形中的“缝隙能力”,传统机器人难以稳定通过的环境中实现快速机动;其三,具备多点分布式投放的可能,扩大信息覆盖范围,为搜救决策提供更连续的现场数据。 另外,团队在动物机器人领域的探索由来已久。涉及的研究可追溯至20世纪90年代末。2005年,团队研制出国内首只“机器人鼠”,但受动物天性与场景适配影响,实用性有限。如何继续扩大活动范围、拓展应用空间?团队将研究延伸至空域平台,以鸽子为对象推进飞行行为调控。2007年,团队实现可控飞行的“机器人鸟”,通过在脑部特定神经核团植入微电极,并配合刺激发生器与信号编码传输系统,使鸽子在指令作用下完成起飞、转向、盘旋、前进等动作。相较部分需要长期训练与反复调试的方案,这一路线更强调快速可用,在应急场景中具备一定部署潜力。 对策:面向灾害搜救、生态监测与复杂环境探查等应用,动物机器人要从实验室走向实战,关键在于建立可验证、可规范、可协同的技术与管理体系。其一,强化任务化设计,围绕“侦察—定位—回传—引导”形成标准流程,明确不同平台的分工边界:空中用于快速覆盖与引导,地面用于缝隙侦察与近距离图像回传。其二,提升系统可靠性与抗干扰能力,优化刺激参数、信号编码与通信链路,确保在高温、烟尘、遮挡等条件下仍能稳定工作。其三,完善安全与伦理规范,建立动物健康评估、术后康复、设备重量与刺激强度限制、任务时长等指标体系,推动实验、应用、监管全流程规范化,减少不确定性与社会疑虑。其四,加强与消防、应急等一线部门的联合测试,在典型灾害场景中开展对比验证,沉淀可复用的技术指标与评估方法。 前景:从长期看,动物机器人与微型传感、低功耗通信、边缘计算等技术融合,有望成为应急体系中的补充力量。一上,可灾后初期承担快速侦察与信息回传,为搜救路径规划与风险研判提供数据支持;另一上,在生态研究、野外巡护与特殊区域探测中,也具备更贴近真实环境的观察优势。随着脑机接口与微型化装备持续迭代,动物机器人的竞争力将更集中在系统工程能力上:能否在复杂条件下稳定执行,能否与现有救援装备协同,能否在规范框架内实现安全、可控应用。

从早期的“机器人鼠”到如今的“机器人鸟”和“机器人蟑螂”,山东科技大学研究团队二十多年的探索,呈现了生命科学与工程技术交叉融合的一条路径。这些成果看似科幻,本质上是在真实需求牵引下,对“如何在极端环境中获取信息、如何抵达传统装备难以触达区域”的持续求解。当生物体的机动能力与微型化控制、感知手段结合,救援与探测的工具箱随之扩展。随着脑机接口等关键技术完善,生物机器人有望在救援、探测与科研等领域承担更明确的角色,并在安全规范与协同机制成熟后,释放更大的应用价值。