“时间反演对称性破缺”——介观机器人

为了研究微小生物是如何高效游动的,芬兰阿尔托大学的科研团队把目光聚焦到了一种介观尺度的生物上,这类生物生活在液体里,既不像微生物那样小,也不像大鱼那样大。他们发现,这些生物并不靠力气大或身体大来提速,而是通过优化运动时间的不对称性来提高推进效率。通过观察虾这类生物的游动过程,团队给这种运动轨迹起了个形象的名字,叫“8”字形。借助机器学习工具和高精度传感器,他们分析了这种轨迹背后的原理,指出这不仅增加了运动的自由度,还展示了“时间反演对称性破缺”的特性,简单来说就是具备了单向推进的能力。越是增强这种不对称性,虾的游动速度就越快。这项发现填补了我们对介观尺度生物运动机制理解的空白,也给未来设计给药机器人带来了启示。这类机器人能像丰年虾那样游动,把药物直接送到病灶,大大减少对全身的副作用。相比更小的微观机器人,介观机器人单次携带的药物量更多。这项研究成果近期发表在英国《通讯-物理学》杂志上,标志着在生物工程和机器人技术领域又向前迈进了一步。我们期待未来能看到更多基于生物运动机制的创新应用,为医疗技术进步和生活增添更多可能性。