跳到主要內容

不能變成植物,就造個植物機器人!

在學習植物相關的科學時,往往會遇到一個瓶頸:因為我們不是植物,所以無法了解植物為什麼要這樣?為什麼要那樣?

例如,在植物的代謝途徑中,就常常可以看到,同一個反應由好幾個酵素負責;而這幾個酵素雖然都催化相同的反應,但是在某些方面還是有不同之處。這些重複性(redundancy)經常令研究植物的科學家們百思不得其解。這是因為我們是動物,所以要了解動物並不困難;但是要了解植物就很不容易。

有些人會認為植物就是很安靜、沒有感覺的生物,但是植物也有感覺,他可以看到光的顏色(雖然他不見得看得到你穿什麼衣服),可以感覺到冷跟熱,可以了解自己是不是「倒頭栽」,也知道自己是不是生病了。

最近,義大利技術學院(Istituto Italiano di Tecnologia)的一群科學家,在歐盟的經費支持下,開始了一個為期三年,共計160萬歐元的研究計畫,要經由製作一個「植物機器人」,來了解植物的想法。這個稱為FP7 -- PLANTOID(PLANTOID意為「類植物」)的計畫,主要就是希望透過製作一個植物機器人的過程,來深入了解植物。

PLANTOID機器人。圖片來源:Science Daily

研究團隊為原型PLANTOID機器人設計了兩種「功能根」:第一種可以經由根頂端的感應器輸入的資訊,使根彎曲以遠離擋路的石頭、或具腐蝕性/有毒的物質;第二種則是模仿真的根的生長,把新的材料沉積在根尖附近,產生動力來穿透土壤。簡單來說,這個機器人的根作的事跟植物一樣:經由建立自己的結構來穿透土壤。

而這個機器人還有主幹(trunk),裡面有一個微型電腦(micro-computer)。另外,這主幹還有枝葉,它的葉片可用於評估包括溫度、濕度、重力、觸摸、以及化學分子等環境條件。

值得注意的是,這個機器人的研究計畫,並沒有設定特定的應用目標;不過負責協調計畫運作的Mazzolai博士說,未來實際應用可以包括環境中污染物(例如重金屬)檢測和營養物濃度的評估,以及繪製與監測的表土的狀況。當然它也可以用於太空探索、醫療應用或搜救等。植物有自己獨特的穿透土壤等物質的方式,與動物的挖掘不同,這也給了設計機器人的研究團隊不一樣的想法。

這個研究計畫將於2015年4月完成,目前團隊正努力將兩種功能根整合在一起,使機器人的根與植物的根更相似。另外,他們也希望可以使它的「葉片」具有利用外界能量的能力(筆者按:光合作用?),以及學習能力(依據過去的經驗調整自身的生長)等。

當然,這樣的機器人,應該會更接近活體的植物。但筆者覺得,整個研究團隊在建造這個植物機器人時學到的經驗,應該比機器人本身更值得分享吧?

參考文獻:

2014/10/6. Robotic solutions inspired by plants. Science Daily.

留言

這個網誌中的熱門文章

關於蕃薯,你知道你吃的是什麼品種嗎?

蕃薯( Ipomoea batatas )從臺灣人的主食、轉變為副食、又轉變為飼料,最後在養生的風潮下,再度躍上餐桌,成為美食,可有人關心過,我們吃的蕃薯是什麼品種嗎? 圖片來源: 農委會 上面這張照片裡的蕃薯,中間的TN57與TN66,就是台農57號與台農66號,是臺灣最受歡迎的兩種蕃薯喔! 台農57號在1955年由嘉義農試分所將日治時代培育出的台農27號與南瑞苕種(Nancy hall)雜交育成。它黃皮黃肉,目前還是全臺灣產量最大的蕃薯。口感鬆軟,適合烤、煮食或製作薯條。主要產地在雲林、台南、高雄。適合在四~十月間種植。台農57號還曾經隨著農技團飄洋過海到史瓦濟蘭去,協助他們解決糧食問題呢! 至於台農66號呢,就是所謂的紅心蕃薯啦!台農66號是1975年也是由嘉義農試分所選出,1982年正式命名。它是目前栽植最普遍的食用紅肉番薯。在臺灣,幾乎全年皆可栽種,秋冬作五個月可收穫,春夏作四個月就可以收穫囉! 最右邊的台農73號,就是現在所謂的「芋仔蕃薯」啦!它是在1990年以台農62號(♂)x清水紫心(♀)雜交後,在2002年選拔出優良子代CYY90-C17,並於2007年正式命名。由於肉色為深紫色,所以得到「芋仔蕃薯」的暱稱。本品種富含cyanidin 及peonidin 等花青素,具抗氧化功用。 至於常吃的蕃薯葉,則是以桃園2號與台農71號為主,這兩種葉菜蕃薯都不用撕皮就可以直接煮來吃,而且莖葉不易倒伏,方便農民採收喔! 如果您愛吃的是蕃薯的加工食品,如蕃薯餅、蜜蕃薯、蕃薯酥,其實他們大多也是用台農57號與66號來加工的喔! 參考文獻: 蔡承豪、楊韻平。2004。臺灣蕃薯文化誌。貓頭鷹出版。 行政院農委會。 甘藷主題館 。

秋葵(Abelmoschus esculentus)

秋葵。圖片來源: wiki 在杜蘭大學(Tulane University) 讀書時,大學旁邊的「慈善醫院」(Charity Hospital)的餐廳週一固定有的是紅豆飯(red bean and rice),週五則是秋葵濃湯(Gumbo)。 秋葵濃湯的主要材料是秋葵(okra, Abelmoschus esculentus ),還有海鮮。窮學生買不起什麼海鮮,週五吃到秋葵濃湯就覺得很豐盛了。 最近看書,才知道原來秋葵濃湯是源自於當年被抓到美國的黑奴的家鄉菜,秋葵也是被他們帶到美國的。 秋葵濃湯的名字「Gumbo」其實是班圖語(Bantu)「nkombo」,意思就是秋葵。在路易斯安納州,秋葵以及秋葵濃湯也都被稱為gumbo。 秋葵濃湯後來有了一些不同的變化。依照路易斯安納州的族群,有Cajun gumbo與Creole gumbo。Cajun是源自於加拿大,後來搬到密西西比河灣(bayou)居住的法國人後裔,他們的秋葵濃湯裡面會有小龍蝦(crawfish)以及螃蟹;Creole則是居住在紐奧良的西班牙人、法國移民的後裔以及黑人後裔,他們的秋葵濃湯裡面會有蝦子、臘腸與雞肉。 筆者兩種都吃過呢!當年到路易斯安納州時第一次吃到秋葵,覺得很新鮮;回臺灣以後發現臺灣人竟然也吃起秋葵來,覺得有點小訝異。 在路易斯安納州,週一吃 紅豆飯 ,週五吃秋葵濃湯是他們的傳統。 根據 曹銘宗老師的文章 ,才知道秋葵在台灣成為常見的蔬菜,其實是1990年代以後的事;筆者在1992年出國,所以可以據此再把年代縮小一點。 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 秋葵在台灣成為常見的蔬菜,應該是1990年代以後的事。我當記者時常採訪的果菜專家王禮陽,他在1994年出版的「台灣果菜誌」並未提到秋葵。 秋葵在台灣開始受到歡迎,可能受到日本料理的影響,我第一次吃秋葵,就是「野菜天婦羅」及「和風沙拉」,非常嫩滑可口。後來,我在菜市場看到生的秋葵,才了解為什麼英文俗稱秋葵為Lady's fingers(美人指)! 秋葵的原產地有東北非、西非、南亞的爭議,正式的英文名稱...

《後宮甄嬛傳》之夕顏是什麼?

 在《後宮甄嬛傳》第十七集,甄嬛溜出七夕夜宴,在桐花台遇到果郡王,結果討論起桐花台上的小花。 截圖取自八大電視YouTube頻道 根據甄嬛所說,這小花名叫牽牛花,看花的顏色也的確是(雖然很明顯是假花,這讓人很不滿);接著果郡王就說,這花另外還有個名字叫做「夕顏」。這一整段其實都錯了。 俗名為牽牛花( Ipomoea nil )的植物其實又名「朝顏」(morning glory),是旋花科番薯屬的植物。朝顏是日本人對它的稱呼,因為都是早上開花,中午就謝了,所以被稱做朝顏。所以,七夕夜宴時桐花台角落的小花,既然是晚上還在開,就不可能是牽牛花(朝顏)。 那麼,有沒有夕顏這種植物呢? 根據網路搜尋的結果,夕顏可能是葫蘆花(瓠瓜花)。瓠瓜( Lagenaria siceraria )也稱為扁蒲,總是在傍晚開花,所以就得了「夕顏」這個風雅的名稱。 瓠瓜的花是白色的,所以影片裡的花也不可能是瓠瓜花。 其實看影片裡的植物的型態應該是牽牛花沒錯,但是牽牛花不會在晚上開花;而夕顏也不是牽牛花,瓠瓜也不會開這樣顏色的花。 《後宮甄嬛傳》的布景華麗、人物的妝容精緻,但是植物卻搞了個大烏龍;雖然菊花與牡丹都是真貨,可是這麼重要的夕顏卻完全搞錯,另外幾個荷花出場的地方也全部用了假花,真是可惜。 其實中山大學的顏聖紘老師也曾指出,在第33-34集中,甄嬛請果郡王幫她捉蝴蝶,那些蝴蝶也有許多不是當地的物種。在那個時代,應該不會有洋蝴蝶出現在昌平行宮吧! 3/8/2022:有讀者來信說,旋花科番薯屬的 Ipomoea alba 也叫做夕顏,是傍晚開花沒錯。  我查了一下,如果根據 英文維基百科 的資料, Ipomoea alba 在中國並沒有分布;但是中文維基的資料卻說中國有。 這讓我有點困擾,一般來說我比較相信英文維基的資料...不知道大家覺得呢? 當然, Ipomoea alba 的花是白色或粉色的,而劇中的「夕顏」花卻是藍色的,應該不是 Ipomoea alba 。