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給烏龜穿上一件只有一個雞蛋重的“盔甲”，?它就可以按照指令爬行，準確到達目的地。聽起來如科幻電影里的畫面，在鄭州大學5名同學的努力下變成了現實。3月7日，在北京國家會議中心舉行的2019全球創新教育大會暨第十二屆iCAN原創中國精英賽上，由鄭州大學選送的“動物行為控制技術”項目從35支代表隊中脫穎而出，斬獲特等獎。據悉，這是該校參加此項比賽九年以來第四次獲得特等獎。今年6月，團隊將代表中國國家隊參加在德國柏林舉行的世界傳感器大會，展示中國大學生的創新實力與風采。
創意十足，填補動物研究領域空白
據悉，利用光電技術干預動物行為的創意，是該校機械工程學院王凱甬、裴雷，生命科學學院倪新程、商學院趙詩倩、外語學院賈彤彤5名同學共同創意、合作完成的。
他們介紹，實現烏龜行為控制的“法寶”是一個長寬約為10厘米，高約為5厘米的弧形“龜盔”。為了使巴西龜行動便捷，王凱甬和隊員們運用3D打印技術，制作了一個類似龜殼狀的、可以伸縮的黑色外殼作為產品主體。在實驗過程中，隊員們發現，巴西龜對特定波長的光和特定頻率的聲音刺激反應明顯，比如在黑色遮擋物前則會反方向逃離，于是他們在外殼缺口處裝上紫外發生裝置、紫外線接收設備和WIFI攝像頭。黑色外殼頂部的電池電線則是該產品的“核心樞紐站”。在啟用該設備前，只需將龜殼上方裝上固定裝置便可將“龜盔”與龜殼完美契合。動動遙控器，就可以讓烏龜乖乖“聽話”。
“這套設備成本不高，操作簡單，對動物也沒有危害，很有創新性，填補了動物研究領域的空白。”比賽現場，團隊成員與2004年諾貝爾化學獎得主阿龍·切哈諾沃博士、IEEE全球總主席福田敏男院士、北京大學程和平院士等大牛進行了面對面的交流，程和平院士稱贊道。
反復試驗改進，參加比賽的是第三代設備
“之前我在寢室逗烏龜時，發現烏龜對光有較強的應激性，我覺得非常有意思，就默默記下了。”隊長王凱甬說，他平時特別喜歡鉆研機器人，但是仿生機器人造價過高，并且無法完全模擬動物的神經反射和行為活動，而動物本身具有靈活性高、機動強等諸多優勢，于是，他就把注意力轉移到了活體動物如烏龜身上。
為了得到更準確的結果，團隊成員在市場上挑選了3只最活躍的巴西龜，對它們進行了千百次光電刺激實驗，并觀察它們的反應和行動軌跡。得出結論后，團隊伙伴們想要設計一個“龜盔”，來控制巴西龜的行為。想法雖好，實現起來卻困難重重：“龜盔”外殼不夠高遮光效果就不好，外殼過重又會使烏龜爬行速度減慢，固定面積過小會導致設備左右搖晃……在張宏選老師的悉心指導下，隊員們在一次次嘗試中不斷調整，不斷改進，精益求精。
“單是3D打印制作一個外殼就需至少27小時，工期急促，實驗周期長，這對我們來說都是很大的考驗。”王凱甬介紹，第一代和第二代設備由于太重太大，內部骨架過于松動，都被淘汰了，參加比賽的設備是第三代。
將不斷改進設備性能，向市場應用推廣
在動物的“頭盔”上搭載攝像頭，它們就會成為不易被察覺的攝影機；在瀕危動物的身上安放控制設備，遠隔萬里也可以幫助它們找到逃生路徑；給烏龜、鴿子、小白鼠稍加“改造”，它們就能搖身一變，成為戰場上的“先鋒偵察兵”……
“動物行為控制技術前景喜人，我們更希望這項技術可以運用到軍事偵察、地質勘探等領域上，動物天生的諸多優勢會幫助人類在這些方面取得更大的進步。”倪新程說。
程和平院士對利用動物條件反射，來干預活體動物行為的技術很感興趣，“希望你們能再做一些深入的研究，以期在小白鼠、鴿子等其他動物身上得到應用。”倪新程說，接下來，他們打算將該設備進一步微型化、集成化，增強隱蔽性，“我們還想增加防水功能，以適應實際需要。”他們將不斷改進設備的性能，希望可以走向市場，實現進一步的應用和推廣。
鄭報融媒·鄭州晚報記者?張競昳?通訊員?袁悅?趙晨琰?吳鴻瑤 文/圖
