你漫步在花園、草地或森林,常常會對舒展的葉、多姿的莖、美麗的花而贊嘆不已、流連忘返。不過請注意,眼前的各種植物幾乎都有自身的一半是隱藏在地下的。植物的根雖然長得不起眼,其實倒是植物的精華部分。它們會收集關于當地物理性狀和土壤化學成分的信息,決定根往哪個方向繼續生長;而根穿透土壤所消耗的能量,比起蚯蚓、鼴鼠或人工鉆孔來說,都只是個零頭。因此,有人認為在已知的地下勘探系統中,植物的根是最有效的。
是好東西,總會有人惦記的。意大利技術研究所的一個團隊一直在研制“機器人根”Plantoid,它會生長,會像活的植物那樣回應環境的刺激。由芭芭拉·瑪祖萊博士領銜的團隊希望它能學到植物根系的本領,并伺機“超越”。他們探尋植物根系的工作原理,還研制能監測土壤污染、探索礦物質和尋找水分的傳感部件。
Plantoid的中央主干里有裝著液體塑料的“池”,那種塑料在紫外線作用下會固化。主干上接出圓柱形的支根,液體塑料從這里流到支根的頂端。在自然界,植物根的頂端是特殊的錐形結構,這里的分生組織聚集著增殖細胞群,驅動根的生長。而機器人根則是個內置微型電機、發光二極管和電池的圓錐體。電機驅動根吸取液體塑料,并把它推到錐體外周。二極管發出的紫外線使液體塑料在這里固化,錐體一點點向前延伸,在土壤中推遠,“落地生根”。
在自然界,根生長時靜謐卻不退縮的壓力使它在土壤中推進,可能每次只前進幾分之一毫米。研究人員希望他們機器人根的樣機能在實際土壤中慢慢穿越到一米的距離。
機器人根配備著各種傳感器,用于監測土壤的相關參數,諸如硝酸鹽、酸堿度(pH值)、水分、溫度和重力。而為這些傳感器編寫軟件的過程,也是理解自然界根工作原理的過程。
機器人根的生長方向由一種稱為“電流變流體”的材料控制,它也存儲在支根頂端的錐體中。當電流施加到這種液體上,它會變得粘稠些。按研究者的設計,借助來自電池的電流改變根一側的粘度,而讓根另一側的粘度不變,這樣就能引導機器人根改變生長的方向。
瑪祖萊博士在倫敦自然歷史博物館的一次《活的機器》主題會上展示了樣機,但并不包括響應環境的控制系統。瑪祖萊博士說,機器人根有朝一日可能用來監測土壤,也可用作醫療器械。“它可以彎曲,能在低氣壓中生長,能適應環境,展現了醫用工具的新視野。”
她還介紹說,第一位對植物根工作原理提問的人,是赫赫有名的查爾斯·達爾文,他并沒有找到滿意的答案。時間是130年前。