蚂蚁踪迹、空气中的化学物质、木材的振动——科学家们从动物界借鉴巧妙的通信技术有着悠久的历史。受一种穴居蟋蟀奇怪的社交习惯的启发，科学家们现在已经教会了机器人通过向彼此发射加压空气环来交流。这种蟋蟀是非洲穴居蟋蟀 (Phaeophilacris spectrum)，它通过快速扇动翅膀来发射甜甜圈状的空气环，这是一种涡环，既可以吸引潜在的配偶，也可以吓退敌人。它的“语言”相当简单，只有两种信息：它会发出独立的涡环来威胁对手，并以快速的涡环序列来求偶。当澳大利亚莫纳什大学的工程师 Andy Russell 了解到这种蟋蟀时，他认为这项技术可以提高机器人在嘈杂环境中交流的能力——但这并非唯一的优势。“就像穴居蟋蟀一样，有时机器人可能不希望它们的通信被窃听，”Russell 告诉《新科学家》。研究人员推测，蟋蟀利用涡环进行通信而不被捕食者发现——为什么机器人不行呢？英国布里斯托尔机器人实验室的研究员 Chris Melhuish 说：“这可以成为未来机器人系统通信武器库中的有用补充。”涡环科学可以追溯到 1858 年，当时 William Rogers 首次描述了涡环，从那时起，科学家们就一直对这些环能传播多远感到惊叹。当一股空气或液体从一个小喷嘴射入静止的空气或液体区域时，涡环就会形成：当这股空气流出喷嘴时，喷嘴外部的低压会使边缘卷曲，最终形成一个甜甜圈形状，然后可以传播很远的距离。（海豚是这项技艺的天然大师；人类也不赖，我们可以用玩具制作大环。）Russell 通过装备一个矮胖的、约 6 英寸高的圆柱形机器人，配有八个空气扰动传感器，并通过一个独立的涡环发生器发送二进制消息，这并不像听起来那么高科技：它基本上就像一个扬声器锥，通过一个不到一英寸的孔径向外发送空气脉冲。因为脉冲空气很难追踪——毕竟它是看不见的——工程师们烧起了香来观察正在进行的空气扰动。这些空气脉冲本身并不能说多少话——但当它们以一系列二进制编码脉冲发送时，就可以用来与其他机器人通信。例如，在这项研究中，科学家们发送了一系列 1000 个涡环，在近 12 英寸的距离上传递了表示“涡环”的二进制编码词。除了通过不同的脉冲发送消息外，传感器还可以检测发送者的方向和范围：通过感知哪个传感器被触发来收集消息方向，而机器人通过分析快速和慢速涡环之间的延迟来计算距离。感应空气扰动固然好，但在有风的环境中会发生什么？科学家们为机器人配备了一块只在一端固定的塑料薄膜来解决这个问题：当连接到光学传感器时，机器人可以区分层流（通常是微风）和湍流（通常是涡环）。但尽管他们付出了努力，但常见的错误仍然是漏掉涡环：随着空气环的传播，房间通风系统的微风有时会触发一个假涡环，发送无意的信息。尽管不完美，但科学家们仍然证明了这种机器人之间的通信是可能的。除了修复错误之外，研究人员还希望制造一个更小的涡环发生器——使其尺寸接近其灵感来源，即穴居蟋蟀翅膀的扇动。相关内容：DISCOVER：当机器人与我们同住 Discoblog：如何说机器人能听懂的语言 Discoblog：日本想给空间站发送一个会发推特的伴侣机器人 DISCOVER：进化出有意识的机器 图片：Wikimedia Commons / Traitor
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