多少干电池能把星战机器人搞起来,为什么反恐

夏威夷乌贼的“发光隐性衣”

身为一个动物,最害怕的事情就是被吃掉。因此躲避天敌是它们永远的共同话题。有些动物能够急速逃命;有些动物会变色;有些动物会装死。然而你可曾听说过,还有些动物,可以通过发光来隐藏自己。

夏威夷乌贼就是这样一种生物。它生活在夏威夷的海岸,白天睡觉,晚上觅食。夏威夷乌贼痛恨每一个月光皎洁的明亮夜晚——可恶的月亮和星星将岸边的浅水区照得透透的,给每个游动在浅水中的动物都罩上了一团醒目的黑影,告诉捕食者,食物在这儿。

那么如何解决这个问题呢?夏威夷乌贼对着哈氏弧菌说:“我们同居吧[1]。”

图片 1左图中箭头的方向标识的是夏威夷乌贼每次吞吐哈氏弧菌的线路。哈氏弧菌从绿色箭头所指出来的途径进入乌贼体内,在此快乐地生活。白天,乌贼不需要发光的时候,就把多余的哈氏弧菌排出体外。右图是是夏威夷乌贼的腹侧图片,可以看见左右对称的两侧发光器官。图片来源:左图来源于文献[2],右图来源于Ted演讲《细菌是如何交流的》

乌贼在每次换气的时候把哈氏弧菌吞进身体中。每当夜幕降临,哈氏弧菌就在乌贼的腹侧发光。乌贼自己呢,可以依靠内部的组织,把哈氏弧菌发出的光调节到和月光星光差不多的光度[2],这样一来,这个聪明的家伙就像是披了一层发光的隐形衣,捕食者完全就看不见它的影子啦!

 然而到了白天的时候,乌贼并不需要哈氏弧菌发光。那么,哈氏弧菌是怎么理解了乌贼的需求,做到白天的时候不发光,晚上的时候再一起合作卖力发光的呢?事实上,这些细菌会“说话”。

《星战》系列作为永恒的经典,装载了一代人的记忆。在今年的星球大战日,连线网站就登了一篇文章专门研究《星球大战》中的机器人C-3P0到底需要背多大一坨电池的问题。

自从“ 911 事件”之后,全世界都因为恐怖组织随时可能发起的恐怖袭击而感到恐怖。许多国家派出维护正义与和平的精锐部队,希望借助强大的军事力量把恐怖组织赶出地球,就像美军在阿富汗做的那样。然而历经十多年,烧钱无数,死人无数,胜仗无数,也没有谁根除了恐怖组织。

嘈杂的微观帝国——细菌会“说话”

图片 2细菌说话,或是听别的小伙伴说话,靠的都是“化学信号”。

 细菌们会分泌一些小小的化学信号分子。这些信号分子扩散在周围环境中,其他细菌可以通过叫做“受体”的接收器感知到信号的浓度,你就认为是菌菌的耳朵好了。当细菌种群密度越来越高,周围信号分子的浓度就越来越高,一旦这个浓度到达到阈值,便会启动细菌细胞内部的一系列基因表达调控、蛋白质合成等过程,诱发它们的“群体效应”——就是让大群的细菌同时做同一件事情。依靠这套机制,小小的细菌们就能“合力完成一件大事”(比如哈氏弧菌发光)。

 夜晚,在夏威夷乌贼的发光器官中,1mL的地方可聚集着1011只卖力的哈氏弧菌,足以分泌出满足浓度要求的化学信号,一同发光!

 所以你可以看出来,“群体效应”最鲜明的特征是——数量依赖型。

严格来说 C-3PO 的属性应该叫做Droid,也就是人形机器人。我们通常所说的机器人只是具有某种功能的高度自动化的机械,例如所谓的割草机机器人和扫地机器人,只能完成一种任务。与其说它们长得像人,不如说长得像踩了旱冰鞋的小强。抛开机器人的智慧程度不谈,以目前人类的科技水平,制造一个能够和人类体态类似、能够直立行走的机器人也是非常困难的,因此制造C-3PO这样的机器人在可以预见的未来仍然是天顶星才能掌握的技术。不过这并不妨碍我们先考虑模仿C-3PO的一部分功能。在wired.com的文章中,作者 Rhett Allain 的关注点则是 C-3PO 需要什么样的电池的问题。

为什么恐怖组织可以像小强一样坚强,永远不死?美国海军研究所建立了一个数学模型试图解决这个问题。让我们来看看他们是怎么说的。

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