科技改变生活 · 科技引领未来
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群体机器人学是一门新学科，其灵感来自于生物体的合作行为，它专注于机器人的制造及其在群体中完成复杂的任务的应用。群体是多个个体的有序集体行为。宏观规模的群体机器人已被开发并用于各种应用，如运输、堆积货物、建造复杂结构等。
一群相互合作的机器人获得了单个机器人所没有的许多特性，它们可以划分工作量，应对风险，甚至可以创建复杂的结构来应对环境的变化。由于微米和纳米级的微型机器人太小了，因此它们几乎没有实际应用。但如果它们能够“结群”合作，潜在用途将大大增加。
该团队建造了大约500万台单分子机器。这些机器由两个生物组件组成：连接到DNA的微管，使它们能够聚集；以及驱动蛋白，作为能够运输微管的致动器。DNA与一种名为偶氮苯的光敏化合物结合在一起，这种化合物起到传感器的作用，可以控制集群。当暴露在可见光下时，偶氮苯的结构变化导致DNA形成双链，并导致微管形成群体。暴露在紫外光下会逆转这一过程。
实验中使用的货物由直径从微米到几十微米的聚苯乙烯珠子组成。这些珠子用偶氮苯连接的DNA处理；因此，当货物暴露在可见光下时会被装载，而当暴露在紫外光下时则被卸载。然而，分子机器人和货物中使用的DNA和偶氮苯不同，因此可以独立于货物的装载来控制集群。
单台机器人可装载和运输直径达3微米的聚苯乙烯珠子，而成群结队的机器人可以运输直径达30微米的货物。此外，运输距离和运输量的比较表明，与单一机器人相比，集群的运输效率最高可达5倍。
通过证明分子机器可被设计成集群并协作高效地运送货物，这项研究为微型机器人在各个领域的应用奠定了基础。研究人员表示：“在不久的将来，预计将看到微型机器人群被用于药物输送、污染物收集、分子发电设备和微型检测设备。”
陈熙一