复旦大学智能机器东说念主与先进制造编削学院/航空航天系徐凡素养团队李宗瑞60女艺人名单，此次将眼神投向了一种呈现手性螺旋扭转形容的旱地植物。

Science创刊125周年建议了的125个热切科常识题，其中之一等于“为什么生命需要手性？”从失水萎缩后名义造成手性螺旋形容的百香果，到受水面浮力影响而滋长形容各别的荷叶，频年来，徐凡团队聚焦软物资形容力学推敲，旨在揭示当然界中各式滋长、萎缩、手性、曲率与褶皱等形容力学的基本科常识题。

此次新梗阻中，他们初次揭示了手性螺旋扭转结构在水分网罗与抗风性能中的双效机制，构建力学表面模子瞻望并指令3D打印活性液晶弹性体基元，告捷构建了具有环境智恰当特点的仿生具身智能植株。这一智能植株无需外部动力或芯片适度，可像生命体般智能感知环境变化，自愿转机形容以优化功能，在自恰当液滴网罗和定向输运方面具有应用后劲。

北京时间4月21日，团队在《当然·遐想科学》（Nature Computational Science）杂志以封面著作步地发表了题为“Active twisting for adaptive droplet collection”的推敲论文。这是复旦在具身智才能学规模的又一高水平恶果，亦然复旦在该杂志发表的第二项封面责任，被选为“推敲简报”（Research Briefing）专题报说念。

梗阻学科界限

从力学视角解密叶片手性螺旋形容

徐凡的推敲时时源于生活。2023年，在新疆旅游的他不雅察到路边的旱地植物，对其手性螺旋扭转的叶片形容产生了趣味趣味。

“不同于鄙俚植物，这些旱地植物的叶片为什么老是像DNA相同具有手性螺旋构形？这一方式结构是如何造成的？具有怎样的生命功能？”带着一连串疑问，徐凡求教了列位植物学家并查阅关联文件。

他发现，沙百合、宽叶弹簧草等诸多旱地植物的叶片王人呈现出相似的手性螺旋形容，其中以原产自澳大利亚南部沙漠中的螺旋金钗木最为典型。

▲李宗瑞60女艺人名单

旱地植物螺旋金钗木

植物学主要蔼然微不雅分子层面，比如基因抒发如何影响后天形容成形，而从力学视角，则不错探究宏不雅层面中手性螺旋结构造成背后有何生物力学玄机。“20世纪以来生命科学的焕发发展，拓宽了力学学科的推敲邦畿。” 法国发育生物学家Thomas Lecuit曾说:“独一有步地的地方，就有劲在进展作用。”徐凡团队但愿探究的，恰是生命结构形容中力的基本作用。

“任何结构王人不行能一头雾水出现，一定有其生命功能意念念。”徐凡揣测，按照达尔文当然聘用学说中的“适者生计”原则，叶片手性螺旋形容可能简略提高叶片集水着力和抗风才能，故意于旱地植物在干旱缺水、风沙畅通活跃的沙漠严酷环境中存活。

植物不会谈话。为了考据揣测，徐凡团队左证在电镜下不雅察到的螺旋金钗木具有双层叶片结构，通过3D打印液晶弹性材料（LCE）仿生制备叶片双层结构，并比较仿生特性螺旋扭转叶片植株与胜仗叶片植株的集水与抗风着力。实验发现，与胜仗叶片比较，手性螺旋扭转叶片在雨水网罗和反抗强风方面均具有权臣上风。

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哄骗液晶高弹体(LCE)双层结构完了各向异性自愿应变

双层结构与手性螺旋扭转形容之间有什么联系？不管是植物纤维如故东说念主类皮肤，其细不雅纹理织构王人具有所在性。液晶弹性双层结构的上风就在于，当受光或热激励时，其微不雅分子序构变化会引起宏不雅各向异性变形，从而激发手性螺旋扭转形容。

交融具身智能理念

精确调控仿生叶片形容

揣测初步确认后，新的问题相继而至：如何调控仿生植株的手性螺旋扭转形容，使其完了设想的集水和抗风才能？

“尽管不是如大脑相同高等的智能，但一个小小的细胞也具有智能，简略对压力、水分、温度、化学、光照等环境刺激作念出自愿反应，这等于具身智能。”徐凡先容，与生命体中的细胞雷同，用于仿生的活性LCE材料自己也具有智能。将单个材料基元的具身智能与事物举座的“神经核心”智能勾通起来，就能造成一个高等的复杂智能体系。

在被加热时，LCE棒状分子的胪列取向会发生变化，在宏不雅上则体现为LCE在加热或受光照后自愿变形，LCE双层结构就产生了蜿蜒、螺旋和扭转三种情况。就好比在操场上列队，同学们排成一列和目田举止时，造成的队伍方式和序构是不相同的。

经过一系列精密推理遐想，团队发现双层结构变形赶走取决于两层材料之间的指向矢角度差异，即LCE分子的举座取向，并告捷构建了LCE双层条带蜿蜒、扭转和螺旋形容造成的力学表面模子，与仿生实验和数值遐想赶走相符。

团队绘图的LCE双层条带蜿蜒、扭转和螺旋形容聘用相图，揭示了在不同指向矢角度散布下，LCE双层条带受热后产生的变形情况。举例，当凹凸两层材料指向矢角度之和等于180°时，双层结构将只发生特性扭转动形；而当上基层指向矢永别沿长度和宽度所在时，将发生纯蜿蜒变形；其余指向矢散布情况则扭转和蜿蜒变形同期发生。

少女 自慰

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指向矢角度决定双层LCE变形模态相图

只需左证形容演化相图调控LCE双层条带之间的指向矢角度，就能取得想要的变形赶走。徐凡说：“颠倒于咱们整理了一套菜谱，不错左证本质需要作念出不同的菜。”实验标明，手性扭转构形的叶片的水分纵向输运门路最接近直线，且不易弯折，因此集水着力最高，在强风等极点环境下较胜仗叶片的集水着力进步了一倍。

打造环境智恰当仿生植株

完了高效抗风集水

在此推敲恶果基础上，徐凡团队告捷构建了具有环境智恰当特点的仿生具身智能植株——可左证环境刺激自愿调控形容。在光照下升温后，仿生植株叶片将造成手性螺旋扭转形容，简略进步抗倒伏才能。到了下雨天，雨水沿着曲率叶片名义运送到根部，当网罗的水分富足多时，叶片名义温度镌汰，就会自愿解旋，戒备过度集水。

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活性“植物”自恰当扭转动形

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LCE仿生“植物”多场自愿扭转动形

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活性扭转完了自恰当集水

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与胜仗叶片比较，扭转叶片在雨水网罗和反抗强风具有权臣上风

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可调控液滴网罗

徐凡用“说念法当然，但又高于当然”评价这照旧过：“咱们学习当然植物的结构形容旨趣，但相较于当然植物生命周期相对固定的生命结构，仿生植物不错在短短几十秒内就完了结构形容变换。”此外，鄙俚叶片被强风吹倒后难以复原，而刚度强盛的手性螺旋扭转叶片则不错快速复原矗立景象。徐凡团队进一步贯通了手性螺旋扭转进程与抗弯刚度之间的定量联系，发现跟着扭转角度增大，条带抗弯刚度权臣加多。

具有环境智恰当特点的仿生植株在自恰当液滴网罗和定向输运方面具有应用后劲，有望为干旱地区的泥土改善和智能农业提供新的念念路和科罚决策。下一步，团队将探究不同环境、不同材料对仿生具身智能植株的集水和抗风才能的影响，尝试加多光能网罗功能，同步完了物资网罗与动力网罗。也许，在螺旋金钗木齐全的手性螺旋方式背后，可能还蕴含着其他更丰富的生命功能玄机。

推敲得到国度当然科学基金委、上海市基础推敲特区筹办、上海市教委等资助。

李宗瑞60女艺人名单

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