一个国际科学家团队从蝙蝠、鲸鱼和昆虫等动物利用声音信号交流和导航的行为中汲取灵感，成功模拟出微型机器人群体。这些机器人借助声波协调行动，形成具有类似智能行为的大型群体，相关研究成果发表于《物理评论X》杂志。

团队负责人、宾夕法尼亚州立大学哈克讲席教授伊戈尔·阿伦森称，这些机器人群体未来有望执行复杂任务，如探索灾区、清理污染，甚至在人体内开展医疗工作。他以成群的蜜蜂或蠓虫为例，说明这些机器人群体能像它们一样，通过声音保持凝聚力，众多个体如同一个整体行动。

这些微型机器群具备独特优势。由于能自组织发声，它们可在狭小空间内导航，变形后还能自行重组。其集体智慧未来或可用于在污染环境中清理污染物。在人体内，它们能将药物精准输送到问题区域，集体感知能力可探测周围环境变化，“自我修复”能力则让它们在解体后仍能作为一个整体继续运作，在威胁检测和传感器应用方面极具潜力。

阿伦森表示，这项研究是朝着创造更智能、更具弹性、更实用且复杂性更低的微型机器人迈出的重要一步，其见解对设计能在挑战性环境中执行复杂任务并对外界提示做出反应的下一代微型机器人至关重要。

为开展研究，团队开发计算机模型追踪微型机器人运动，每个机器人配备声波发射器和探测器。研究发现，声波通信让各机器人能够无缝协作，并根据环境调整形状和行为，如同鱼群或鸟群。

阿伦森介绍，论文中的机器人是理论模型中的计算代理，但模拟观察到的集体智能很可能在相同设计的实验研究中出现。令人惊喜的是，这些仅配备马达、微型麦克风、扬声器和振荡器的简单电子电路机器人，展现出了集体智慧。它们能将自身振荡器与群体声场频率同步，并向信号最强方向迁移。

这一发现是新兴领域“活性物质”的全新里程碑。该领域研究自驱动微型生物和合成介质的集体行为，此次研究首次表明声波可作为控制微型机器人的手段。此前，活性物质粒子主要通过化学信号控制，而声波在通讯方面比化学信号更有效，传播速度更快、距离更远、能量损失小，且设计更简单，能让机器人有效“听到”并“找到”彼此，实现集体自组织。

据悉，该论文的其他作者包括慕尼黑大学的 Alexander Ziepke、Ivan Maryshev 和 Erwin Frey。

更多信息： Alexander Ziepke 等人，《声学信号助力主动物质系统实现集体感知与控制》，《物理评论 X》(2025 年)。