，顾名思义，是可以执行任务的机器装置。然而，随着其承担的实验室之外的角色越来越多，多为硬材料（金属、塑料）制成的传统机器人的刚性系统与其周遭的人类和环境互不兼容，安全隐患也越来越大。

　　对此，科学家们期望通过增添生物元素解决该问题，比如在传统制动器中增加气动人工肌肉或弹簧来增加缓冲力度。然而，国外新兴起的一股将机器人技术与（生物）组织工程学相结合的科研潮流，则提出了另一种解决方案，即研发由活体肌肉组织或细胞驱动的机器人，学名“生物合成机器人（Biohybrid Robots）”。

　　这种机器人的制动器为活体细胞，细胞在受到光或电刺激后，发生收缩带动躯体弯曲，以完成相关动作或移动。它可像动物那样柔软地四处行动，与传统机器人相比，它对人和环境来说十分安全。因此，比其它高功率重量比的制动器更安全。此外，生物合成机器人的燃料来源仅是周围介质中的养分。

　　7月上旬，美国哈佛大学生物工程和科学部门推出了全球首个生物合成机器人——“机器鳐鱼（robo-ray）”。

　　鳐鱼的游泳技术一直备受自然学家和工程学家的赞赏，秘密就在于其平整圆滑的形状和起伏运动的胸鳍，以及游动时产生的一种名为“前缘涡”的力量。该团队通过对鳐鱼的生理机能进行逆向工程，创造出了长16毫米，重10克的微型机器人，看上去就像是一个透明硬币和一个尾巴的组合。

　　该团队首先使用一层透明的弹性聚合物做为主干部分；将大鼠心脏细胞以蛇形图案均匀分布在表面，再对细胞进行基因编码，使其对特定的蓝色闪光产生反应；用黄金制成支撑骨架，因为黄金对附着其上的细胞无抑制作用。

　　为供养“机器鳐鱼”中的活体细胞，研究人员把它放进充满糖的生理盐水中，并以蓝色的光脉冲对其电击。大鼠心脏细胞沿着蛇形的图案按序收缩，带动整个躯体发生弯曲，模拟了鳐鱼游泳时的涟漪效应。最重要的是，它推动了“机器鳐鱼”的前进。

　　为更好地控制细胞力量，科研人员使用了细胞图案化技术（微图形化技术），即在细胞依附的骨架上标出或印上微尺度线条。细胞沿线条整齐排列，这些线能随着细胞的成长指导它们。当所有细胞都完成排列后，研究人员可以控制细胞的收缩力如何在衬底上应用，有条不紊地驱动特定部分。

　　此外，研究人员还可以通过改变光的频率来控制机器鳐鱼的移动方向，因“鱼身”两侧的细胞所响应的光的频率各不相同，如果以某一特定频率的光照射“鱼身”，那么只有一侧的细胞会产生收缩，以此完成转向动作，避开障碍物。

　　虽然生物合成机器人领域的起步令人十分兴奋，但距其能走出实验室还有很多的工作要做。

　　目前这种机器人多由哺乳动物或鸟类细胞驱动，这些细胞对环境的要求非常挑剔，环境温度必须与生物体温相近，并且细胞需要定期喂养营养物质。因此它们的使用寿命十分有限，输出力小，限制了它们的速度和完成任务的能力。这就造成了目前的生物合成机器人多被全副武装与外部环境隔绝，并一直浸润在营养液中，无法走出实验室的局面。

　　近日，美国凯斯西储大学（Case Western Reserve University）的研究成果则打破了这一局面，该团队选择了更为健壮的生物活体细胞作为机器人制动器，并使用神经节作为有机控制器。

　　一种名为Aplysia californica的加州海蛞蝓，因生存力极强而闻名。该生物生活在潮间带区，它可在一天之内经受周边环境大幅的温度和盐度变化。当潮水退去时，海蛞蝓会被潮水带至浅水滩并可能受困。在潮水再次来临前，海蛞蝓一直都经受着高温蒸发水分或大雨降低水的碱度等严峻挑战。为适应如此极端多变的栖息地，海蛞蝓进化出了高抗性的强壮细胞。

　　凯斯西储大学的科研团队通过提取海蛞蝓口腔内所有的12块肌肉或口块的细胞，与3D打印出的柔软部件一起，创造出了一个长1.5英寸（约38.1毫米），宽1寸（约33毫米）的可模拟海龟爬行的生物合成机器人。通过外部电场刺激，蛞蝓的肌肉细胞可驱动机器人移动。

　　“我们创造出一个活着的机器，是一个没有完全有机化的生物合成机器人，只是暂时没有。”该项目领导人Victoria Webster说。

　　此外，生物合成机器人领域目前还面临着另一个挑战——缺乏控制系统。与传统机器人不同，生物合成机器人必须通过外部光电场控制，没有直接与肌肉相连的控制器接口，为其本身提供感官输入。

　　几十年来，这种海蛞蝓的神经系统一直是生物学所研究的范式，它的神经系统和肌肉之间的关系已经被研究地很透彻。为使未来的生物合成机器人实现自主运动，该科研团队主张使用海蛞蝓的神经元作为有机神经元控制器，可使用化学或电刺激诱导神经使肌肉收缩，从而向机器人传达指令，比如发现毒素或跟着光走，帮助其完成任务。

　　“有了神经元，肌肉细胞可以完成更为复杂的运动，相比人工控制，它具备自主学习的能力。”Webster说。

　　科研人员认为，尽管生物合成机器人领域仍处于起步阶段，外形上也和仿生机器人区别不大，但其极具发展前景。

　　未来，在探索领域，可使用生物合成机器人成群进入水源或海洋，寻找飞行数据记录器黑匣子、毒素源头或泄漏的管道。由于设备间的生物相容性，就算它们被其他野生生物分解或吃掉，理论上来说，这些机器人不会像传统机器人那样对环境造成威胁。在医疗应用，生物合成机器人还可提供有针对性的药物输送，或清理血栓，或作为可兼容的可切换支架。通过使用有机基质而不是聚合物。这样的生物合成支架可以加强薄弱的血管，防止动脉瘤。随着时间的推移，设备甚至可能被改造并融入身体。

　　除了正在开发的小型生物合成机器人，目前科学家们也正在探索细胞驱动大型机器人的可能性。