近日,科学家们发现水母虽无骨骼,却能凭借其柔软腹部内的一圈肌肉形成简单喷射流,实现高效游动。这种独特的运动方式被科学家称为“具身智能”,展示了生物体身体结构在解决问题中的重要作用。水母的这一特性为开发低能耗、环保的海洋探测器提供了新的思路。

在一项新研究中,东北大学工程研究生院机器人学系副教授Dai Owaki领导的研究小组,利用温和的电脉冲成功调节了水母的游泳行为。研究团队还借助轻量级人工智能(AI)模型,精准预测了每只水母的游泳速度。该研究成果已发表在《自然通讯》杂志上,揭示了软体海洋动物与电子系统合作的可能性。
“我们的研究提出了两个关键问题,”Owaki表示,“一是能否找到水母能接受的脉冲模式,使其以预定速度游动且不产生过度压力;二是能否开发出预测水母运动的AI工具。通过解决这些问题,我们有望为海洋探测器的发展开辟新道路。”
为实现这一目标,研究团队在水母的肌肉环上放置了微型电极,每隔1.5到2秒发出短暂电脉冲,并利用摄像机记录游泳活动,重建三维轨迹。结果显示,最有效的脉冲时间与水母的自然节律相一致,显著提高了游泳速度。这些数据随后被输入到轻量级混合“物理水库”AI模型中,该模型成功预测了水母的游泳速度。
“我们惊讶地发现,最有效的控制信号并非快速脉冲,而是那些顺应水母自然节律的信号。”Owaki补充道。这一发现强调了顺应自然节律在生物控制中的重要性。
该研究不仅展示了水母在海洋探测中的潜力,还为机器人技术和气候研究等领域带来了新的启示。未来,机械水母舰队有望在海洋中长时间航行,无需电池即可监测温度、盐度和塑料污染等环境指标。
更多信息: Dai Owaki 等,《利用自然体现智能实现自发水母机器人》,《自然通讯》(2025)。













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