新華社赫爾辛基電（記者朱昊晨 徐謙）芬蘭阿爾托大學(xué)參與的一項(xiàng)最新研究發(fā)現(xiàn)，一些介觀尺度的微小生物并非靠“更用力”或“長(zhǎng)得更大”來(lái)游得更快，而是通過(guò)讓運(yùn)動(dòng)在時(shí)間上呈現(xiàn)更強(qiáng)的不對(duì)稱性來(lái)提升推進(jìn)效率。這一發(fā)現(xiàn)為研發(fā)人體定向給藥機(jī)器人提供了新思路。

阿爾托大學(xué)日前發(fā)布新聞公報(bào)說(shuō)，介觀尺度是介于微觀與宏觀之間的一種尺度，該尺度的生物包括微小的幼蟲、蝦和水母等。在這一尺度上，生物運(yùn)動(dòng)同時(shí)受到兩種因素的顯著影響：一是類似我們?nèi)粘８惺艿降淖枇?，二是液體黏性。這使得介觀尺度生物的推進(jìn)方式與微觀或宏觀情形都不同。

鹵蟲（又稱豐年蝦）是一種典型的介觀尺度的甲殼類生物。它體長(zhǎng)約400至1500微米，游動(dòng)時(shí)會(huì)伸展關(guān)節(jié)狀觸角，其運(yùn)動(dòng)輪廓類似“8”字形。研究團(tuán)隊(duì)拍攝了數(shù)千張豐年蝦游動(dòng)圖像，并使用機(jī)器學(xué)習(xí)工具對(duì)運(yùn)動(dòng)特征進(jìn)行識(shí)別與統(tǒng)計(jì)。此外，團(tuán)隊(duì)還使用一種先進(jìn)傳感器對(duì)其游動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的微小力進(jìn)行高精度測(cè)量分析。

研究發(fā)現(xiàn)，“8”字形軌跡不僅增加了豐年蝦運(yùn)動(dòng)的自由度，還呈現(xiàn)更強(qiáng)的“時(shí)間反演對(duì)稱性破缺”。通俗說(shuō)就是“動(dòng)作不走回頭路”——如果把它的游動(dòng)過(guò)程錄像倒放會(huì)呈現(xiàn)與正向播放時(shí)明顯不同的運(yùn)動(dòng)序列。豐年蝦越是增強(qiáng)“時(shí)間反演對(duì)稱性破缺”，游得就越有效率、速度也越快。

研究人員認(rèn)為，這項(xiàng)研究不僅彌補(bǔ)了人們?cè)诮橛^尺度力學(xué)與推進(jìn)機(jī)制理解方面的空白，也可能對(duì)介觀尺度機(jī)器人的工程設(shè)計(jì)帶來(lái)啟發(fā)。這類機(jī)器人未來(lái)有望在人體內(nèi)部將藥物直接輸送到特定病灶，從而減少對(duì)全身的影響。與更小尺度的微觀機(jī)器人相比，介觀機(jī)器人在單次攜帶藥量方面更具優(yōu)勢(shì)。

相關(guān)研究成果近期發(fā)表在英國(guó)《通訊-物理學(xué)》雜志上。