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科学家设计了“机器人蚱蜢”嗅出炸弹

主图片由圣路易斯华盛顿大学麦凯维工程学院提供。

一个遥远,更为未来的消费者可能会替代狗作为首选的爆炸物检测动物:cyborg蚱蜢

根据美国圣路易斯华盛顿大学的科学家们已经找到了一种方法来破解昆虫的嗅觉,据一旦使用虫子的希望发布于预印刷服务器Biorxiv。

没有鼻子,没问题

虽然人类的嗅觉从我们的鼻子开始,但是蚱蜢在他们的天线中使用受体神经元来检测空气中的气味。每个天线可含有50,000个神经元,每当他们检测到气味时,它们都会向昆虫大脑的一部分发送电信号,称为“抗弯叶”。

为了进入这个系统,科学家们将电极植入蚱蜢的抗弯叶。然后他们将昆虫暴露在不同的气味 - 包括爆炸物三硝基甲苯二硝基酚研究人员发现,不同的气味会激活蚱蜢触角叶的不同神经元。

研究人员为蚱蜢创造了微小的背包,每个都包含一个传感器,可以将来自昆虫的脑电极的数据无线传输到计算机。

通过分析由脑电极检测到的电信号,科学家们可以确定蚱蜢何时闻到TNT,DNT或用于实验中的控件之一(热空气和苦杏仁油中的化学物质)。

闻到测试

研究中的下一步是看到这种读取蚱蜢大脑中的气味信号的能力如何证明对爆炸性检测有用。

为此,研究人员为蚱蜢创造了微小的背包,每个背包都包含可以将来自昆虫的脑电极的数据无线传输到计算机的传感器。

蚱蜢穿着一块包含一个传感器的小背包,可以将来自昆虫的脑电极的数据无线传输到计算机。研究人员希望利用昆虫的嗅觉来检测爆炸物。照片由圣路易斯曼恰特维工程学院/华盛顿大学提供。

蚱蜢穿着一块包含一个传感器的小背包,可以将来自昆虫的脑电极的数据无线传输到计算机。研究人员希望利用昆虫的嗅觉来检测爆炸物。照片由圣路易斯曼恰特维工程学院/华盛顿大学提供。

尽管背包很轻,但仍足以让蝗虫动弹不了,所以研究小组将这些昆虫放在了遥控平台上。然后他们把平台开到不同的地方。

通过分析个体博尔格蚱蜢的大脑活动,研究人员可以针对最大浓度的爆炸物来确定具有60%的精度的最大爆炸物。当他们考虑了一组七只蚱蜢的大脑活动时,那么准确性跃升了高达80%。


这项研究有一些明显的局限性。

首先,在研究人员将电极植入蚱蜢的大脑后,他们只有7个小时的窗口时间来使用昆虫来检测爆炸物,然后这些昆虫就会疲劳死亡。

此外,研究人员没有测试机器人蝗虫在多种气味弥漫的空气中探测爆炸物的能力,这很可能是现实世界部署时的情况。

据研究人员纸张仍然,这是第一次证明了一种结合生物学的方法嗅觉系统通过检测化学气味的技术,这种方法可以避免目前方法的一些问题。

Sniffin'不容易

尽管有几十年,但科学家尚未开发一台可以匹配动物的气味的能力 - 一个人工鼻根本无法与生物生物竞争。

这是第一次有人展示了一种将生物嗅觉系统与探测化学气味的技术相结合的方法。

在嗅气味方面,有些动物比其他动物更擅长,但如果我们能使用熊就太好了——这种动物有最佳嗅觉- 对于爆炸性检测,狗已经历史上证明是有才能和可训练的香味探测器的理想组合。

问题是培训爆炸物检测犬(及其处理程序)是昂贵且耗时而目前供应的训练有素的狗则不能满足需求

此外,最近的报告表明训练有素的狗有时候经受可令人令人遗憾的条件和滥用在他们完成一年的工作之前,让一些动物导致一些动物死去。

如果科学家们可以弄清楚如何有效地利用技术来挖掘蚱蜢的大脑以了解炸弹附近时,可以结束炸弹的虫子可以结束我们对爆炸性检测的狗的依赖 - 这项研究是第一个可能是可能的。

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