一隻揹着注射器的蟑螂來了，它是來救你命的
一場大地震後，你在廢墟深處醒來，因爲嚴重受傷急需一針救命藥，可救援人員遠在幾米厚的鋼筋瓦礫之外。這時，一羣身背“醫藥包”的蟑螂窸窸窣窣爬到你的面前，一隻蟑螂身上飛出一支注射器，把藥注入了你的體內。
這個看似離譜的情景，是科學家剛剛驗證的新成果。這種會“打針”的醫護型半機械蟑螂，由澳大利亞昆士蘭大學的生物機器人研究人員與新南威爾士大學的生物醫學工程師合作開發，這項研究成果在2026年8月5日發表在《先進科學》（Advanced Science） 雜誌上。
A, B - 醫護型半機械蟑螂找到受困者；C - 背攝像頭的蟑螂進行定位，背藥物的蟑螂就位後，人類遠程開啓自動注射裝置，將藥物注射入至受困者體內 ｜ 參考文獻[1]
人類怎麼控制蟑螂？
電左側觸角就往右走
研究中使用的是犀牛蟑螂（Macropanesthia rhinoceros），也被稱作巨型挖洞蟑螂，原產於澳大利亞。
犀牛蟑螂壽命長達10年，體長約84～87毫米、體寬約37～45毫米、體高約18～24毫米、體重約34～40克，是世界上最重、最大的蟑螂之一。體型敦實的同時，它們天生無翅、性情溫順，不會飛也跑不快，恰好能穩穩揹負釐米級設備。
研究人員爲這些蟑螂提供了舒適的生存環境。它們生活在溫度 20°C、溼度約86%的棲息地中；食物營養豐富，每週兩次乾燥樹膠葉，搭配每週一次蘋果來維持水分平衡。棲息地每週清潔兩次，以防止真菌或細菌的滋生｜br-choku
爲了控制蟑螂的行動，研究者在每隻蟑螂身上配備了一塊用於電刺激的微型電路板、與之相連的電極，以及一塊鋰聚合物電池。
控制方法延續了先前醫護類半機械昆蟲的思路：在蟑螂的兩個觸角上植入電極（採用特氟龍塗層裸銀線，插入深度4～6毫米，直徑127微米，刺激功率爲0.4微瓦）。電刺激左側觸角，植入電極的蟑螂就會向右轉彎，反之亦然，同時刺激雙觸角，蟑螂便無法動彈。刺激的頻率和振幅越高，轉向響應就越強。對尾須進行電刺激，則能讓半機械蟑螂跑得更快。
研究人員控制下的半機械蟑螂行進軌跡。綠色標識爲刺激左側觸角，紅色爲刺激右側觸角，藍色爲刺激尾須，黑色爲自由行走（動圖爲3倍速） ｜ 參考文獻[1]
實際控制中，當半機械蟑螂沿着預期方向前進時，研究者允許其自由行走。偏離方向時，刺激單側觸角以糾偏；停下不動時，同時刺激兩側尾須催促；到達目標位置之後，則同時刺激雙側觸角讓它穩住別動。
A - 半機械蟑螂身上配備了自動注射模塊、電刺激裝置和鋰聚合物電池；B - 研究者可遠程執行轉向、加速動作，並配備了“U型轉彎計數器”以在單側觸角響應下降的情況下保持可控性；C - 同時刺激雙側觸角穩定蟑螂，以便準確注射 ｜ 參考文獻[1]
一隻蟑螂背攝像頭、另一隻背注射器
在注射任務中，這項研究採用了遠程操控團隊協作的方式，完成任務至少需要兩隻半機械蟑螂。
其中一隻爲“注射員”，除了以上電刺激裝置，還配備自動注射裝置，並集成機械傳感器以監控注射器啓動和注射過程。爲保證蟑螂負載後行動動力不減弱，本研究專門設計了一種緊湊輕便的自動注射裝置，搭載後僅使蟑螂總高度增加15毫米、重量增加17克（蟑螂可負重50克自由行動）。
另一隻爲“觀察員”，配備無線Wi-Fi攝像頭，向主控計算機提供實時圖像，用於協助救援人員搜尋受困者、操控“注射員”位置、啓動注射器和監測藥物輸送過程。
爲什麼不讓同一只半機械蟑螂完成所有任務呢？因爲揹負兩種硬件會增加能耗、縮短可遠程操作時間，並且增加重量和體積，影響蟑螂在複雜地形中的移動效率。
彈簧發射注射器，二氧化碳推動注射
進行注射的時候，在“觀察員”傳回圖像的引導下，研究者控制“注射員”移動到合適的位置，然後通過藍牙遙控器開啓注射過程：
注射器進入發射管，管中的彈簧先壓縮後釋放，將注射器彈出。當注射器完全彈出發射管後，其後部的魚線被拉回，並混合隔離腔室中的檸檬酸與碳酸氫鉀粉末，兩者發生反應生成二氧化碳。二氧化碳氣體推動注射器上的橡膠塞，將藥物注入目標。
在80x100毫米硅膠靶標測試中，距離在150毫米以內時，擊中靶標並注射成功的概率可達95%。當目標爲豬皮時，注射成功率90%，針頭刺入深度約5.5毫米，沒有發現藥物被隔離腔室中的化學反應污染。少數失敗的注射，部分是因爲半機械蟑螂在注射過程中意外轉向，導致注射器偏離目標，另一部分因推力過大導致注射器從目標表面反彈而注射失敗。
自動注射裝置 ｜ 參考文獻[1]
注射裝置成功擊中豬皮（動圖爲0.2倍速） ｜ 參考文獻[1]
這項研究，第一次全面驗證了醫護型半機械昆蟲在緊急情況下提供醫療援助的能力，並設計了緊湊、高效的遠程操控自動注射系統。
不過，研究仍然存在一些關鍵限制。首先，實驗條件受控，無法模擬災後現場的礫石、鬆散沙子、不平整地面、坍塌瓦礫、狹窄通道和難以預料的障礙物。其次，在混凝土和土壤等阻抗下，藍牙信號可能出現強烈衰減，影響通信和遠程操作。最後，目前注射器僅能儲存0.5毫升液體，不能滿足治療給藥劑量。
未來，除了解決以上問題，還可考慮將注射彈簧調整爲低剛度彈簧進行近距離注射，或者利用微針貼片遞送藥物，將注射操作改爲更簡單穩定的放置並按壓，以提高注射成功率。
半機械蟑螂按指定路線行進並完成注射（動圖已加速） ｜ 參考文獻[1]
半機械昆蟲
已經出現在真實救援世界
研究人員之所以進行這個方向的探索，是因爲全球每年發生數十起大地震，而大範圍建築物倒塌形成的危險環境，嚴重阻礙搜救行動，往往導致被困人員的生存率降低。
在創傷、敗血症或嚴重過敏反應等緊急情況下，能否迅速注射治療藥物決定着受困者的生死。這需要靈活機動的藥物運輸系統穿過狹窄危險的空間，搜索到受困者並進行救援。如果受困者處於昏迷狀態，還需要系統具備自動給藥功能。
目前的機器人及無人機，無法應對如此狹窄的環境和複雜的任務，續航能力也有限。於是，活體昆蟲混合移動機器人，成爲克服這些侷限的替代方案。這些半機械昆蟲有堅固的生物外骨骼，還有天然的感知能力和自適應行爲，顯著降低了製造成本和能源需求。
事實上，這一思路並非憑空產生。早在20世紀90年代，研究者就已發現，通過電刺激蟑螂觸角可引導其沿直線穩定行走，實現了對活體昆蟲運動的初步人工控制。此後二十多年裏，半機械昆蟲的概念和技術逐漸成熟，研究人員利用多種昆蟲（蟑螂、蝗蟲、飛蛾、甲蟲等），探索它們在救援場景中的潛在應用。例如利用攝像頭進行人體探測、通過協同半機械昆蟲羣進行大範圍搜索、利用聲音定位導航至被困者。然而，功能仍主要侷限於“搜索”而非“救援”。
比如有研究者給蝗蟲裝上微型電子揹包，再通過藍牙遠程發送指令。揹包裏的電極會刺激蝗蟲的觸角和尾須，誘導它轉向或跳躍。這種半機械蝗蟲能在複雜地形裏越過障礙、繞過窄縫，朝着目標方向前進。揹包上的微型攝像頭和麥克風還能採集沿途的圖像和聲音，把實時情況傳回來。
半機械蝗蟲揹負微型電子揹包與攝像頭，通過藍牙與PC控制終端通信，研究人員遠程發送電刺激指令，操控其轉向跳躍；蝗蟲在移動中實時採集圖像、聲音信息並回傳｜參考資料[3]
與此同時，半機械昆蟲的控制手段也日益豐富，已從簡單的電刺激，逐步發展爲無線遙控、自主導航，乃至集成機載人工智能等更高級的模式。例如在2023年發表的一項研究中，研究團隊開發了一種基於慣性測量單元（IMU）的導航算法。該算法能夠啓發式地預測昆蟲的實時位置，並引導其主動避開周圍障礙物。這種自主導航能力的引入，能提升半機械昆蟲在真實救援場景中的任務執行效能。
自主導航能力的引入，能提升機械昆蟲在真實救援場景中的任務執行效能｜參考資料[4]
半機械昆蟲在真實災害場景中的首次實戰部署，發生於2025年。當年3月，緬甸發生7.7級地震，在後續的救援行動中，一支由10只半機械蟑螂組成的特殊隊伍加入了搜救任務。
這批半機械蟑螂由新加坡內政科技局（HTX）、南洋理工大學與Klass工程公司聯合研發，所採用的生物載體是馬達加斯加發聲蟑螂（Gromphadorhina portentosa）。研究人員爲每隻蟑螂配備了微型揹負式集成系統，內置紅外攝像頭與傳感器，專門在狹窄縫隙中捕捉人體熱信號，而這些地方是人類和搜救犬難以觸及的區域。
參與此次任務的是馬達加斯加發聲蟑螂｜HTX
如今在搜索的基礎上，半機械昆蟲已經擁有看、找、送藥的一條龍能力，這些揹着芯片的小生命，已經走在挽救生命的路上。
參考文獻
[1]Le HN, Phan PT, Fitzgerald L, McAree PR, Do TN, Vo-Doan TT. Paraborg: Paramedic Cyborg Insects for In Situ Emergency Drug-Delivery. Adv Sci (Weinh). 2026 Aug 5:e76973.
[2]https://www.nbcnews.com/mach/innovation/how-cyborg-insects-could-save-lives-stop-our-enemies-n730016
[3]https://dl.acm.org/doi/10.1145/3655497.3655527
[4]https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aisy.202200319
[5]https://www.scmp.com/week-asia/health-environment/article/3305721/myanmar-earthquake-singapore-deploys-cyborg-cockroaches-rescue-efforts
作者：代天醫、黎小球
編輯：Odette
封面圖來源：The University of Queensland+豆包AI
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