工程师们首次以数字方式再现了章鱼腕足的肌肉结构及其动作

马蒂亚-加佐拉（Mattia Gazzola）副教授说："总的动机是想知道如何控制具有许多自由度的复杂系统，并找到运行昂贵计算的替代方法。章鱼是一种有趣的动物模型，自 20 世纪 80 年代以来就一直被研究。 [研究人员]想知道章鱼能力的'秘密'。"

虽然我们仍不清楚章鱼肌肉的精确运作机制，但这项研究是我们所见过的最先进的模型。 由于章鱼没有中枢大脑，而是在每个附肢上都有"迷你大脑"，因此科学家们一直在努力重现章鱼的这种运动。 但是，破解这一密码可能会改变游戏规则，为高效、多功能的自主软机器人技术提供模板。

在早期工作的基础上，研究小组在这项研究中观察到章鱼穿过屏幕屏障，抓取、操纵和移动放置在水箱隔板另一侧的一系列物体。 结合视觉记录，研究人员分析了核磁共振成像、组织学和生物力学数据，形成了一个模型，将近200块相互连接的章鱼手臂肌肉纳入模型中。

加佐拉谈到他们的模特对象时说："就像和一个小孩子一起工作一样。"你必须知道如何接近（章鱼）并让它保持参与。我们没有处理成千上万个自由度，而是将两个拓扑量--蠕动和扭转--与肌肉动力学联系起来。这两个量分别由不同的肌肉群控制，它们的共同激活产生了第三个拓扑量，描述了手臂的三维形态变化，也就是它的运动。"

虽然这些视频看似简单，但却是研究人员试图揭开章鱼软体运动力学奥秘的五十年研究成果。 它可能是工程师们一直在寻找的罗塞塔石碑，为开发精确流畅的软体机器人绘制蓝图，而这正是科学家们几十年来一直无法实现的目标。

接下来，研究人员希望将他们的计算模型转化为物理原型，利用这种错综复杂的肌肉结构进行自主任务训练。

"我们的理论理解仍然是一种直观的方法，"加佐拉说。"我们希望开发一个自动化框架，这样章鱼模型就能学会自主执行任务。"

章鱼的手臂是动物界公认的最灵活的肢体之一--它的运作没有关节等骨骼结构，这一点更令人印象深刻--但章鱼是出了名的难研究动物，我们仍然不知道构成其八个附肢的横向、纵向和斜向肌肉的确切工作原理。

有了这个简化了"机械智能"设计和控制原理的模型，研究人员相信，他们离利用大自然推动这一生物技术领域的发展越来越近了。

这项研究的第一作者阿尔曼-特基纳普（Arman Tekinalp）说："我发现，从活体动物身上学习，并将一些见解转化为软机器人设计的想法，是一件非常有趣的事情。"

这里还有几段来自这项研究的视频。

制作章鱼臂

章鱼臂：抓取物体

章鱼手臂 够取、抓取和检索物体

该研究发表在《 美国国家科学院院刊》杂志上。