54根“纤毛”一起划水，微型机器人开始改写自己的环境

一块比指甲小得多的装置上，54根金色的“纤毛”排成阵列。

温度高过阈值，它们朝一个方向划动；温度降低，它们反向泵水。流动起来的液体又会搬运热量，改变这些微型机器刚刚测到的温度。

这不是一群缩小版的人形机器人。它们不会在血管里自由巡航，也没有一个藏在体内的“大脑”。但它们完成了一件更接近生命系统的事：感知环境，做出动作，再让动作反过来改变环境。

9月23日，康奈尔大学、剑桥大学、伊利诺伊大学芝加哥分校和芝加哥大学等团队在《自然·电子学》发表研究。他们把温度传感器、可编程的 CMOS 逻辑电路和电化学执行器集成到微型机器人系统中，让一组人造纤毛根据周围温度实时改变泵送方向和速度。

真正的新意，不是“机器人又小了一点”，而是一个闭环终于在微观尺度上合上了。

小到一定程度，划水都变成难题

我们在游泳时向后划水，身体会因为惯性向前。可当机器缩小到微观尺度，液体的黏性开始压倒惯性。动作如果只是原样来回，前一半产生的位移很容易被后一半抵消。

研究团队没有照搬天然纤毛的形状，而是设计了一个可以电子编程的双铰链结构。两个铰链依次弯曲，让“划水”和“收桨”走不同路径，产生不能简单逆转的桨状运动，从而推动周围液体。

一根纤毛能做的事情很有限。于是团队把54根铰链纤毛排成阵列，并接入两套温度感知电路。电路之间以“领跑者—跟随者”的方式交换脉冲，让整列纤毛逐渐同步，像夏夜里的萤火虫，也像生物体内协同摆动的纤毛。

这里没有中央服务器逐根发号施令。局部电路彼此影响，最快的振荡器成为领跑者，其他单元保持稳定的相位差。宏观上看到的整齐泵送，来自许多微小单元之间的局部耦合。

三种反应，让“感知”不只是开关

论文展示了三类温度响应。

第一类是阈值响应。温度越过设定点，纤毛阵列改变泵送方向。它像一个微型恒温器，只不过输出不是开启空调，而是重新安排液体怎样流动。

第二类是连续响应。温度变化会改变振荡节奏，流速随之平滑调整。机器人不再只有“开”和“关”，而是能把测量结果转成连续动作。

第三类是梯度响应。当一边更热、一边更冷，阵列会沿温度梯度调整泵送方向。它不只知道“这里多少度”，还开始对“哪里更热”作出反应。

更关键的一步发生在动作之后。纤毛推动液体，液体搬运热量，局部温度场因此改变；新的温度又进入传感器，触发下一轮动作。论文把这种关系称为机器人行为与环境线索之间的动态闭环耦合。

这句话听起来抽象，却触到一个重要问题：智能究竟只存在于一个计算核心里，还是也存在于感知、行动与环境不断交换信息的循环中？

华人科学家站在这个闭环的关键位置

论文的共同第一作者、共同通讯作者王伟和张劲松都参与了装置设计、制造和实验。康奈尔大学报道将王伟标注为该校前博士生、张劲松标注为博士后研究员；王伟目前任西湖大学助理教授并主持智能微型机器人实验室。公开履历显示，他曾在清华大学学习力学，后在康奈尔大学完成机械工程博士与博士后研究。

张劲松与王伟共同完成了关键器件和实验工作；论文作者中还有严鑫、梁泽西、郑驰斌等华人研究者。剑桥大学的John Severn与Eric Lauga、伊利诺伊大学芝加哥分校的Daniel Seara、芝加哥大学的Vincenzo Vitelli也参与了合作。王伟此后在杭州继续研究与 CMOS 电路兼容的智能微型机器人。

这类合作很难被压缩成“某一所大学的突破”。纳米加工、电路、执行器、微流体理论和控制模型来自多个团队。微型机器人真正难的地方，正是要让这些原本分散的能力在极小空间里同时工作。

它还不是可以进入人体的“机器医生”

研究团队提到，未来系统可以感知光、酸碱度等信号，触发化学反应或机械动作，也可能从固定阵列走向能够独立移动的机器人。医疗和农业因此成为很自然的想象方向。

但今天的证据只支持更克制的判断。

论文展示的是实验室中的纤毛阵列和流体—温度反馈，不是人体内自主导航；它证明了微型机器可以把传感、逻辑、执行和环境反馈接成闭环，却没有证明药物递送、疾病治疗或田间应用已经可行。

从实验装置走向真实世界，还要回答供能、可靠性、材料安全、规模制造、复杂环境干扰和回收等问题。微观世界里一次漂亮的流动，并不会自动变成一个可用产品。

机器正在从“执行动作”走向“参与环境”

过去我们常把机器人理解成命令的执行者：人类发出指令，机器完成动作，环境只是舞台。

这项研究展示了另一种关系。环境不是背景，而是控制回路的一部分；机器的动作会改变环境，变化后的环境又会改变下一次动作。它更像生命体与栖息地之间持续发生的对话。

54根微型纤毛并没有意识，也谈不上理解。但它们提醒我们，复杂行为未必需要一个越来越大的“大脑”。有时，能力来自许多简单单元的同步，来自身体结构，来自反馈，也来自机器愿意把环境本身纳入计算。

微型机器人下一步真正要学习的，也许不是怎样在更小的空间里塞进更多指令。

而是怎样在一个不断变化的世界里，感知、行动，再对自己造成的变化负责。

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摘要（85字）

康奈尔大学、剑桥大学、伊利诺伊大学芝加哥分校和芝加哥大学等团队把温度传感、CMOS逻辑与人造纤毛集成进微型机器人阵列。54根纤毛能根据温度改变泵送方向和速度，并用流动反过来改变温度场。突破不在“更小”，而在微观尺度上形成可验证的环境反馈闭环。

备选标题

• 微型机器人第一次把环境写进了自己的控制回路
• 像萤火虫一样同步，像纤毛一样划水：机器如何学会回应环境

平台改编

• 视频号：用“恒温器—54根纤毛—闭环”三段式，控制在90秒。
• 小红书：以“微型机器人不是缩小的人形机器人”为第一屏，配三张机制图。
• 头条号：强化华人科学家王伟、张劲松与跨国协作线，保留工程边界。

主要来源

1. Nature Electronics 论文：Microscopic robots that sense and reshape their environment，DOI: 10.1038/s41928-026-01709-x。
2. 康奈尔大学官方报道：Microscopic robots inspired by fireflies, cilia, sync to reshape surroundings。
3. 西湖大学王伟实验室：Intelligent Microrobotics Laboratory；王伟公开履历。