在自然界，昆虫的触角，是多功能感知器官的终极典范。
一只蝴蝶，能用它，在微风中，嗅到数公里外花朵的化学信息。一只蚊子，能通过它，在黑暗中，定位到同类翅膀的、微弱的嗡嗡声。
生物学研究表明，这种高度集成、微型化、且功耗极低的传感方案，正是当前，微型机器人领域，梦寐以求的技术范式。
然而，传统的电子线路，在微观的尺度下，会不可避免地，产生电阻增大、响应延迟、信号串扰等一系列物理极限。
近日，浙江大学的一个研究团队，选择了一条，彻底摒弃传统电子路径的、全新的道路。
他们，在权威期刊《Science Advances》上，发表了其最新的研究成果：一种，成功复制了昆虫触角结构与功能的、仿生的微光学天线（MOA）。
它的大小，仅约100微米。其重量，约1毫克。
但它，却能够，赋予机器人，一种媲美、甚至在某些维度上，超越生物的多感官感知能力。
这，是一次，来自生物灵感的、对机器人感知技术的“降维打击”。
“看不见”的神经与“可编程”的受体
这项技术的革命性，在于其核心的构造：
一根，比头发丝还细的微纳光纤，充当了其“传感的神经”。
而包裹在其外部的、一层功能化的聚合物薄膜，则扮演了其“可编程的受体”。
通过精确地测量，外界的刺激（如力、声波、化学分子），所导致的、光在这根“神经”中，所发生的辐射或吸收损耗，MOA，得以实现，对多种环境信号的、高灵敏度的感知。
“表面张力”的魔法
如何，将直径不足人类头发丝的微纳光纤，装配成一个如此复杂而精密的、仿生的三维结构？
研究团队，展示了一种，令人惊叹的微制造智慧。
他们，没有使用任何复杂的、外部的机械臂。
他们，利用了液体本身的、最古老的物理法则——表面张力。
其工艺，始于将一根预先拉制成天线形状的微纳米纤维，水平地，浸入到一层聚合物的溶液之中。
当这根纤维，被缓慢地，从液面提拉出来时，在液体表面张力的作用下，其直的线段，会逐渐地闭合；其弯曲的弧段，则会向内收缩。
这一过程，将持续进行，直至光纤自身的、向外扩张的弹性弯曲力，与液体的、向内收缩的表面张力，达到一个精确的、完美的平衡。
此时，结构，便稳定成型，并从液面，自然脱离。
这种，由液体表面张力所驱动的、优雅的自组装方法，其高效、可控，制造的良率，超过了96%。
超越生物的“三重感知”
MOA的核心价值，在于它，在单一的、微小的结构之上，集成了三种超凡的、可被同时感知的模态。
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触觉： 其力的分辨率，高达14.1皮牛顿（pN）。这，足以使其，感知到空气的流动，与温度的微小变化。
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听觉： 其听觉的带宽，惊人地，覆盖了10赫兹至10兆赫兹。其频率的辨别能力，极为精微，足以使其，成功地，用于识别不同乐器的音高，以及不同昆虫的、振翅的频率。
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嗅觉： 通过在其“受体”薄膜中，掺杂特定的化学指示剂，MOA，对氨气的检测极限，达到了28 ppb（十亿分之二十八）。其响应与恢复的时间，分别仅为80毫秒和1.5秒，其性能，远超现有的商用传感器。
从实验室到实战
为验证其在真实世界中的实用价值，研究团队，将其集成到了两个机器人平台之上，构建了完整的“感知-决策-行动”系统。
在一个总重量，小于6克的、扑翼式的蝴蝶机器人上，两只MOA，被对称地，安装在其头部，如同真实的触角。
在户外的测试中，这台正常飞行的机器人，在凭借MOA，检测到空气中的氨气浓度，超过预设的阈值后，能够自主地，执行刹车与着陆的动作。
整个过程，完全依赖于其机载的处理单元，对MOA所传回的实时光学信号的、自主的分析。
一个全新的范式
MOA的诞生，标志着，仿生感知技术，已迈入了一个全新的阶段。
它，不仅仅是在形态上，对生物的简单模仿。更是在其底层的原理（光学传感）、制造的工艺（张力驱动的自组装），以及功能的集成（多模态的解耦）上，实现了一次，深刻的、系统性的创新融合。
自然界，用亿万年的时间，所进化出的、精妙的解决方案，正在以一种，我们从未想象过的方式，推动着科技的进步。
下一次，当你看到一只昆虫，正在摆动其触角时，你，或许正目睹着，未来机器人感知技术的、最本源的灵感。
论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aec4252
