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中安在線、中安新聞客戶端訊 《墨經》有云，力，形之所以奮也。這句話旨在強調科技創新對經濟發展的推動作用。那么，對于力學專家來說，力，又能演變出怎樣的功能和形態呢？
浙江大學航空航天學院教授李鐵風對此有著深刻的認識，在他看來，力，可以意味著堅硬，更可以意味著柔軟。在軟體機器人領域，他深耕多年，不斷迎接著新的挑戰。4月10日，帶著軟體機器人的故事，李鐵風來到中國科大附中，在這些故事里，李鐵風戲稱自己是“航空航天專業的養魚人。”
當力學專家化身“漁夫”
提起機器人，通常會讓人聯想到電動機、馬達、傳動齒輪等機械結構，而李教授的機器人卻格外的“軟”。而這樣的核心思想，靈感就是來源于深海里的魚。
在人類試圖征服星辰大海的旅程上，需要克服極端環境的巨大考驗。深空和深海環境下，極端的壓力條件，往往令最堅硬的外殼都土崩瓦解。那么，會不會軟的物質反而更適應這類極端條件呢？
李鐵風介紹說，想要設計出能適應極端環境的軟體機器人，他首先選擇去向深海魚類尋求靈感。在地球生命還沒有登上陸地的時候，海里的生物正是憑借柔軟的軀體，在深海中恣意游動。甚至，含水量高達95%的水母，最高時速居然可以達到接近20公里。
正是在這樣的靈感驅動下，航空航天專業出身的李鐵風決心化身“漁夫”，致力于研制仿生機器魚。而他要做的，就是將深海魚類的構造和功能抽象出來，應用在機器魚上。
2015年左右，李鐵風基于水的弱導電性，嘗試用水作電極，經過反復研究與實驗，他的第一條全軟體的、小于一寸長的機器魚誕生了。為了測試它能否經得起大風大浪，李鐵風克服重重困難，將其帶至世界上最深的海溝——馬里亞納海溝，在萬米深海，小魚首次下海就成功地經受住深海的壓力和幾小時長的測試，實驗成功了。
登上Nature封面的仿生獅子魚
李鐵風教授總是說“科研背后，是國之大者”。之所以有這樣的感慨，是因為有了國家對科研的重視和科技水平全方位的進步，各個學科和工程領域才得以協作，2017年，中國科考團隊于馬里亞納海溝約8000m 區域捕獲的深淵獅子魚，就是這樣的例子。
至今，李鐵風仍清晰記得自己將這條小魚拿在手里的感覺——像果凍一樣，不久就開始融化。難以想象，這么柔軟的小魚是如何對抗深海的巨大壓力的。
經過分析研究，這種深淵獅子魚的顱腔是半開放的，它針刺狀的不完整的頭骨，結合果凍狀的身體，居然可以耐受超強的靜水壓力。驚嘆于這一點，李鐵風“腦洞大開”，仿照獅子魚的生理特征，開始了各種分析和調控，最終，軟體材料展現出了令人意想不到的特性與能力——軟體的“柔”可以在萬米深海的巨大壓力下被用來保護電池、電路板、控制系統，人類首次無需耐壓外殼的機器人在馬里亞納海溝10900米深海驅動成功，該工作登上Nature封面，Nature邀請Cecilia Laschi 等學者對論文評論指出：“拓展軟機器人邊界，開創深海機器人新領域，為新一代強適應高可靠機器系統奠定基礎”。
這張登上Nature封面的機器魚的故事，常常令李鐵風由衷感慨：“一條小魚啟發了我的科研創新，而這背后是因為有強大的祖國。”
軟體機器人的星辰大海
通過與海洋、信息、機械學科交叉，李鐵風設計開發軟體機器人深海實驗測試平臺，他將軟體機器人系統平臺與機器群組命名為Deep X，之所以如此命名，靈感來源于馬斯克的Space X，“馬斯克的商業的火箭，可以大幅降低成本，而我們的元器件，在深海如果不需要鈦合金外殼，也能夠耐住超高的壓力，很多普通元器件就可以用，成本也將大幅降低。”李鐵風介紹說。
在李鐵風看來，軟體機器人可以應對的極端環境遠遠不止深海，它要做的事也不僅僅是深海探測。在李鐵風的規劃里，軟體機器人可以在很多人類未知的領域幫助我們拓展邊界。
未來，如果你是海洋的研究者和保護者，利用軟體機器人可以搭載超聲成像設備、體溫探測設備等，以監測海洋生物的生理指標，幫助我們進一步了解深海；我們還可以仿照自然界中的深海魚群，開發我們人類的“仿生深海機器群”，實現協同交互、智能涌現。
除了地球上的環境，宇宙中的環境將是更大的挑戰。未來，對深空的探測也將是軟體機器人大顯身手的戰場。面對深邃未知的宇宙，人類保有共同的好奇，中國和美國科學家都公布了對太陽系其他行星的探測計劃。而對于木星及其衛星組成的木星系來說，構成星體的主要成分可能呈氣態或液態，其內部壓力很可能遠高于馬里亞納海溝，“皮薄餡大”的硬殼探測器難逃“內爆”的命運。如何深入其內部進行探測并傳回信號？可能還是要借助于軟體機器人的幫助，人類才能獲得這些星體內部的數據。
此外，李鐵風認為，所謂“極端環境”，不僅僅包括深空和深海，人體內部其實也是一個條件要求特別嚴苛的環境，市面上的一些輔助運動工具的人機交互并不友好，而“穿戴于”人體組織內部的設備，則更是對柔軟性提出了極高的要求。以電子智能“膀胱”輔助裝備為例，李鐵風為現場觀眾勾勒出了軟體設備未來在醫學應用上的前景。
作為軟體機器人的先驅者，李鐵風對于自己的科研有這樣的描述：在期待基礎物理學突破的同時，將已知的物質之理找到一個合適的方式組織好，常常會帶來不一樣的思路，能夠幫助人類去挑戰深空和深海里的那些所謂的“不可能任務”。
“有趣的是，生命其實還有很多未知的秘密，在生命的啟發下，我們鑄造了機器之力，研發了軟體機器人和探測器，同時，我們又進一步利用這些新型的探測器，去人類未知的世界完成那些“不可能任務”，進而更好地去發現那里的物質之理、去發現和解答生命之謎。這是吸引我不斷探索和求知下去的動力。”他說。
（墨子沙龍 實習生 楊瑤 記者 張毅璞）