讓植物“張嘴說(shuō)話”！新加坡“植物機(jī)器人”可成為環(huán)境探測(cè)器促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

來(lái)源：機(jī)器人大講堂

植物也能“聯(lián)網(wǎng)”？科幻小說(shuō)都不會(huì)這么寫(xiě)，不過(guò)這讓科學(xué)家做到了!

由新加坡南洋理工大學(xué)（NTU）領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種可以向植物發(fā)送電信號(hào)和從植物接收電信號(hào)的裝備，為利用植物的新技術(shù)打開(kāi)了大門(mén)。團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)于今年刊登于國(guó)際知名科學(xué)期刊《自然》屬下的《自然·電子學(xué)》（Nature Electronics）。

研究團(tuán)隊(duì)部分成員，左二為ChenXiaodong 教授，來(lái)源：ntu

研究團(tuán)隊(duì)以肉食植物捕蠅草（Venus flytrap plant）為主，歷經(jīng)四年研發(fā)出這種植物“溝通”裝置。裝置可監(jiān)測(cè)植物的健康狀態(tài)，不會(huì)傷害植物或影響植物的光合作用。這也是世界上首個(gè)研究捕蠅草信號(hào)的科學(xué)團(tuán)隊(duì)。

用手機(jī)控制捕蠅草機(jī)器人

捕蠅草，是自然界中少數(shù)的幾種食肉植物之一，它們的葉片上有多根觸角，一旦有昆蟲(chóng)觸碰到這些觸角，葉片就會(huì)在不到一秒的時(shí)間里合攏，將小昆蟲(chóng)關(guān)在其中，直到它被葉片中的腺體分泌出來(lái)的消化液消化掉。有時(shí)連青蛙或小鳥(niǎo)等動(dòng)物都會(huì)成為它們的腹中物。

植物發(fā)出的信號(hào)很微弱，葉面毛茸茸又有蠟，一般來(lái)說(shuō)很難連接到能導(dǎo)電的電極上。而NTU團(tuán)隊(duì)則開(kāi)發(fā)了他們的植物“通信”設(shè)備，使用一種叫做水凝膠的柔軟粘性粘合劑，在捕蠅草植物表面附著一個(gè)貼合電極，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電。

功能展示，來(lái)源：NTU

相較于普通的水凝膠，新研發(fā)的熱敏水凝膠粘性要高四五倍，可粘在不規(guī)則的植物表面。熱敏水凝膠的可塑性也更佳，室溫下能在30秒內(nèi)從水狀液體變成可拉伸的固體，能輕易、緊密的附在植物表面，不僅信號(hào)接收能力提高了2.5倍，還能輕易拆掉。

電極的直徑僅為3毫米，對(duì)植物無(wú)害，不影響植物進(jìn)行光合作用的能力。有了附著在捕蠅草表面的電極，研究人員可以拾取電信號(hào)以監(jiān)控植物對(duì)環(huán)境的反應(yīng)，并將電信號(hào)傳輸?shù)街参?，使其關(guān)閉葉子。

在實(shí)驗(yàn)中，研究團(tuán)隊(duì)將捕蠅草固定在機(jī)械手臂上，成為一個(gè)植物機(jī)器人。接到信號(hào)后，植物機(jī)器人可夾起一條直徑0.5毫米的鐵絲。相較普通機(jī)械手臂，植物機(jī)器人能拾起更加脆弱、易碎的物品。團(tuán)隊(duì)也希望能設(shè)計(jì)仿真捕蠅草，完善這款植物機(jī)器人。

捕蠅草機(jī)器人撿起鉑金屬絲

捕蠅草機(jī)器人抓砝碼

除此之外，研究團(tuán)隊(duì)也希望植物溝通裝置能成為有生命的傳感器。

植物對(duì)環(huán)境的變化十分敏感，如有污染，便可通過(guò)植物的電信號(hào)進(jìn)行探測(cè)，成為環(huán)境探測(cè)器。這款裝置也可提前探測(cè)植物異常，預(yù)防疾病，提高農(nóng)業(yè)收成，確保糧食安全。

來(lái)源：nature

南洋理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的陳曉東教授表示，“氣候變化正在威脅全世界的糧食安全。通過(guò)監(jiān)測(cè)植物的電信號(hào)，可能能夠檢測(cè)到潛在求救信號(hào)和異常情況。用于農(nóng)業(yè)，農(nóng)民可以發(fā)現(xiàn)疾病何時(shí)發(fā)展?！?/p>

新加坡主要食品供應(yīng)來(lái)源地，來(lái)源：早報(bào)

新加坡政府在2019年推出“30·30”愿景，計(jì)劃用10年時(shí)間逐步提高本國(guó)食品產(chǎn)量，減少食品進(jìn)口依賴(lài)，并在2030年讓本地出產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品滿足國(guó)人三成的營(yíng)養(yǎng)需求。我們也期待該研究成果在實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。

已發(fā)表文章

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參考文獻(xiàn):

1. An on-demand plant-based actuatorcreatedusing conformable electrodes, nature electronics

2. NTU Singapore scientists developdevice to 'communicate' with plants using electrical signals， NTU media release

3. https://www.nature.com/articles/s41928-020-00530-4