生物混合机器人的诞生

电影《阿丽塔：战斗天使》中医生用能量唤醒少女大脑并置于机械躯体的科幻场景，在实验室里有了新形式。美国伊利诺伊大学香槟分校、西北大学等机构联合团队在《科学·机器人》发表研究，开发出光遗传调控的神经肌肉驱动生物混合爬行机器人，迈出“湿件”控制机器的关键一步。

“湿件”驱动机器人的原理

“湿件”定义与特性

传统机器人由物理躯体（硬件）和程序代码（软件）构成，而实验室里出现了新角色“湿件”，指活的生物神经系统或细胞组织，因其富含水分与生命特质得名。它天生具备自组织、自适应、超低能耗等特性，无需复杂编程即可处理信息并做出反应。

机器人的构建与控制

 • 构建：研究人员用3D打印技术，以PEGDA水凝胶为机器人制作结构支架，其不对称的腿部设计能将微观的肌肉收缩高效转化为宏观的定向爬行，类似人的骨骼决定基本形态与运动方式。

 • 核心生命单元：在支架上培育经过光遗传学改造的神经元与骨骼肌组织，神经元扮演“生物控制器”，肌肉作为“生物执行器”，二者形成功能性的“神经肌肉接头”，实现电信号无缝传递，建立生命连接。

 • 控制方式：集成无线供电微型LED，通过特定波长蓝光刺激，实现对神经元集群的远程、无创、精准唤醒与控制。该系统颠覆传统机器人“传感器 - 芯片 - 电机”的控制逻辑，传统机器人核心是计算，由预设代码决定每一步；而生物混合爬行机器人是“光信号 - 神经元处理 - 肌肉收缩”的路径，核心是基于生命系统内在逻辑的生物反应，操作决策权从代码移交到生物组织，展示控制核心从“软件”向“湿件”转移的可能性。

生物混合机器人的生命特质

行为表现

 • 自主爬行与记忆：给机器人一束光，它能自主爬行，光刺激停止后还能继续爬行长达20分钟，仿佛神经元记住指令，展现生命系统特有的短时程可塑性。

 • 非线性响应：加快光刺激频率，它反而慢下来，这是其神经网络内部复杂互动产生的“非线性响应”，类似人在疲惫时越想努力效率越低。

 • 涌现行为：它能在无人干预下于培养皿中保持超两周的功能活性，还会展现出难以预测的“涌现行为”，即整体表现出各个部件简单相加所不具备的复杂特性，如无数水分子汇聚成海浪。

与传统机器人的对比

传统“硅基”机器人如同精密钟表，精髓在于绝对控制，但需持续供电、动作僵硬，学习新技能要重新编程，损坏后难以自我修复。而“碳基”生物混合爬行机器人能耗极低，具备生物柔韧性和相容性，其神经网络带来的可塑性为未来机器人实现生命特质能力提供可能，这些不是靠编程实现，而是生命物质与生俱来的禀赋。它让机器人开始拥有生命特质，如会记忆、任性、疲惫和坚持，是认知的革命，创造有温度的生命伙伴。

生物混合机器人的产业化前景

政策与资本支持

 • 政策：2025年上海市科学技术委员会设立“先锋者计划”，针对生物混合机器人领域征集与资助项目，第一批4个项目立项，资助总额400万元。同年3月浦江创新论坛探讨其未来应用场景和重大命题。

 • 资本：行业分析报告显示，2025年上半年针对生物混合机器人领域的风险投资额达37亿美元，同比激增210%，资金主要流向神经接口设备、活体材料等核心环节，为技术转化注入关键燃料。

应用领域

 • 医疗领域：被视为最现实的突破口，传统手术机器人如同体内精密器械的“巨人”，而生物混合爬行机器人可能成为潜入人体的“微雕师”，凭借生物相容性，在特定场景发挥不可替代作用，如搭载干细胞模块的机器人有望穿透血脑屏障，实现帕金森病等神经疾病的靶向治疗与修复，解决传统机械无法逾越的生物学障碍。

 • 环境监测：极具潜力，相较于无人机或探测车等外来者，生物混合爬行机器人能像落叶般融入敏感生态系统，执行任务后自然降解，实现“来过，却未曾打扰”的无痕监测。

伦理思考

当“湿件”系统表现出学习能力和某种程度的自主性时，需思考它们是工具还是新形态的生命，这与基因编辑争议类似且更复杂，因为面对的是创造兼具生命与机器特性的全新实体。生物混合爬行机器人技术正处在从狂热到理性、从放任到规范的历史节点。

结语

目前研发的生物混合爬行机器人虽与电影中的阿丽塔相差甚远，但它标志着不再仅用代码定义机器人行为，而是开始与生命合作，利用神经系统内在智慧创造机器。“湿件”开启的“第二赛道”通向技术星辰大海，也指向产业深层重构，每一次微小突破都在探索机器未来形态，重新定义下一个十年的产业格局。