加州理工学院（Caltech）和斯坦福大学（Stanford University）的工程师研制出了一种微小的假肢，使水母能够比平时游得更快、更有效率，而不会给动物带来压力。该项目背后的研究人员设想了一个未来，即配备传感器的水母可以被引导去探索和记录有关海洋的信息。
水母用一种脉动的运动来推动自己前进，在它们移动捕捉猎物时摆动它们的触角。新的假肢使用电脉冲来调节-并加速-脉动，类似于心脏起搏器调节心率的方式。该装置在水中具有中性浮力，直径约为2厘米，并通过一个小木倒钩附着在水母的身体上。
这项研究由加州理工学院的约翰·达比里（MS‘03，博士）领导。D."05）、航空和机械工程百年教授和斯坦福大学研究生妮可·徐于1月29日在《科学进步》杂志上发表。
通常，水母以每秒约两厘米的速度游泳。虽然它们能够更快地移动，但这样做并不能帮助它们诱捕猎物，它们使用触须摆动“游泳”运动的典型原因。
在本文描述的研究中，Dabiri，Xu和他的同事为水母配备了一种微电子控制器，其频率比动物通常的身体脉冲快三倍。这些动物的脉动加速，相应地使它们的游泳速度增加到每秒4-6厘米左右。
除了使水母游得更快外，电击还使它们游得更有效率。尽管水母的游动速度是平时的三倍，但它们所消耗的能量仅仅是平时的两倍（以动物在游泳时所消耗的氧气量来衡量）。事实上，配备假肢的水母的效率是游泳机器人的1000多倍。
“我们已经证明，它们的运动速度比正常情况下要快得多，而不会给它们的新陈代谢带来不必要的成本，”徐说。这揭示了水母拥有一种未开发的能力，可以更快、更有效地游泳。他们通常没有理由这样做。”
应当指出，对水母进行了密切监测，以确保它们不受伤害。水母没有大脑或疼痛受体，但它们被发现在压力时分泌粘液，在本实验中没有观察到这种分泌。此外，这些水母一旦切除假肢就会恢复正常游泳。
这项研究代表了在过去十年中，无论是在加州理工学院还是斯坦福大学，达比里一直参与的两种生物启发机器人工作的“中间地带”。一种是使用纯机械部件和其他纯生物材料。
有了纯粹的机械系统，达比里成功地建造了看起来像真正的动物，但需要更多的精力来完成同样的任务的机器人。他指出：“我们还没有捕捉到生物系统的优雅。然而，虽然它们比机器人更优雅，但纯粹的生物系统要脆弱得多。事实上，在哈佛大学的同事的合作下，Dabiri已经证明了心脏大鼠细胞可以对电场作出反应-这可能使它们成为生物设备的有用组成部分-但这些细胞只能在实验室条件下存活。
为水母增加机械控制的努力始于2013年加州理工学院，当时徐是一名本科生，在Dabiri的实验室做暑期本科生研究金（SURF）。达比里对利用水母进行海洋探索和感知感兴趣，因为它们的丰富性：目前实验中使用的物种可以在整个地球海洋中找到，深度从表面到深沟底部不等。
达比里说：“仅仅探索了海洋的一小部分，因此我们希望利用水母已经无处不在的事实，从基于船只的测量中取得飞跃，因为它们的成本很高，数量有限。”“如果我们能找到一种方法来指挥这些水母，并且装备传感器来跟踪海洋温度、盐度、氧气水平等等，我们就可以创建一个真正的全球海洋网络，每个水母机器人都需要花费几美元来仪器，并从已经在海洋中的猎物那里养活自己的能量。”
目前，假肢可以指导水母开始游泳并控制步伐。达比里说，下一步将开发一个系统，引导水母向特定方向移动，并使它们能够对来自机载传感器的信号作出反应。达比里希望开发更小的电子控制器，这些控制器可以完全嵌入水母的组织中，使它们成为永久性但不被注意的假肢。
