在伤口愈合和癌细胞扩散过程中，会出现细胞集体迁移现象——细胞“大军”目标明确地向指定地点集结。但到目前为止，生物学家对这一重要现象还有不少困惑，如每个细胞参与有序集体运动的机制，特别是细胞使用何种信息来确定集体细胞运动的方向等。

　　一项最新的研究进展，也许会帮助解决上述困扰。近日，Nature 杂志封面发表重大工程学突破——仿生物细胞群体机器人问世。
 

图丨李曙光设计的粒子机器人（来源：MIT NEWS）

　　这种机器人能够模拟生物细胞集体迁移，实现移动、搬运物体及向光刺激移动。该研究为开发具有预先确定性行为的大规模群体机器人系统提供了全新途径，且比传统机器人和仿生系统具有更高的可扩展性。
 

图丨李曙光和他设计的粒子机器人（来源：MIT NEWS）

　　这项工作由来自麻省理工学院（MIT）、哥伦比亚大学、康奈尔大学和哈佛大学等多所高校的研究人员合作完成。该论文第一作者为中国科学家李曙光，目前在 MIT 计算机科学和人工智能实验室做博士后。
 

　　针对粒子机器人的创新性、独特优势、未来应用和进一步研究等议题，李曙光接受了 DeepTech 的专访，予以解读。
 

（来源：Nature）

　　极端设计逼出创新

　　在一段实验 Demo 中，一小群粒子机器人表现得很聪明：实验场里有两盏灯，粒子机器人聚在中间；打开左边的灯，它们就往左边走；把左边灯关掉，打开右边的灯，机器人又组队往右边去；把两盏灯都打开，它们就朝着中间的方向走。

　　实验中，研究者只是发出一个“开始”指令，过程中完全不加控制，粒子机器人总能奔着光去。

　　“粒子机器人，是研究团队创造的一个新词汇。”李曙光说。
 

（来源：MIT NEWS）

　　从外观看，单个“粒子”呈简洁的圆盘状，内置电池、通信模块、小电机，以及独特设计的机械结构。单个“粒子”无法移动，只能像相机光圈那样伸缩。在收缩状态下，直径约 15 厘米；在扩张状态下，直接约 23 厘米。

　　传达指令有两种方式：一是粒子机器人自带的 USB 接口；二是每个粒子机器人都装有无线模块，研究者可以远程写入程序，然后机器人群体就按照指令去做。

　　当把三个“粒子”放在一起，“粒子”在接受指令伸缩时，就会与“邻居”互动，你推我拽，三个“小伙伴”就可以沿直线行走。

　　加入更多的“粒子”，就能干更复杂的事情。一群“粒子”组成的机器人，可以在光线的引导下，四处移动、运送物体，以及躲避障碍物。
 

图丨生物体内的细胞可以自行形成更大的有机体，此次研究亦受此启发（来源：Nature）

　　曾有不少人问李曙光，为什么不让单个“粒子”跑起来？他回答说，“如果让它跑起来，那就跟 99% 的研究完全一样了。”原来，“粒子”机器人的最大亮点正来自于设置了一个极端的运行条件——单个“粒子”不能动，想动，必须靠其他“小伙伴”协同。

　　蜂群机器人或称集群机器人，是一个热门研究领域。绝大多数的集群机器人的单体都是可以移动的，或是振动式，或是轮式。这些研究更侧重于机器人之间的信息协同，聚焦于机器人如何通讯，如何协调，主要工作属于算法层面的。

　　粒子机器人系统的独特之处，在于除了信息交换，还有力学协同，即通过粒子之间“你推我，我拉你”来实现。
 

图丨此次论文（来源：Nature）

　　李曙光表示，粒子机器人互相之间的你追我赶是更独特的研究，结合了信息和力学两方面的智能。