重大突破!会吸奶、呕吐、成长的婴儿『机器人』️,正在改变儿科医学 | npj Robotics发表(又一重大突破)

你见过会吃奶的『机器人』️吗?

不是开玩笑,瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的科学家真的造了一个会吸奶进食的婴儿『机器人』️。

这个名叫BabyBot的软体『机器人』️,不仅有仿生的嘴巴和舌头,还能像人类幼崽一样吸奶、吞咽,甚至会呕吐。从新生儿的反射性吸吮,到6个月大宝宝吃辅食,它都能复制!

最让人意外的是,这个『机器人』️还会“长大”——通过调整参数,它能模拟不同月龄婴儿的进食能力。早产儿吸奶无力?正常婴儿大口喝奶?对不同食物的反应和互动?统统都能模拟。

相关研究最近发表在国际顶级期刊Nature的合作期刊《npj Robotics上。论文的作者包括来自EPFL CREATE Lab的博士生Benhui Dai(戴犇辉),Josie Hughes教授,以及来自雀巢研究中心的合作团队。

▍为啥非要造个机器宝宝?真相了

你可能会:造出这样一个『机器人』️,到底有啥用?

答案很简单:研究真婴儿太难了。

人类的成长高度依赖喂养行为和口腔运动技能,这些技能对营养摄入和整体健康至关重要。尤其是在婴儿期早期,这些技能发展极其迅速。

但要研究婴儿喂养系统,面临巨大的伦理和实际困难。你总不能对新生儿做侵入性实验吧?而且新生儿的反应充满不可预测性,传统的计算机模拟、成像、生理测量和观察仪器,根本无法完全捕捉这些行为的复杂性。

所以科学家们想了个绝妙的办法:既然不能拿真婴儿做实验,那就造一个足够逼真的『机器人』️婴儿。

BabyBot就这样诞生了。它拥有一个仿生口腔系统,可以像婴儿一样摄入食物,还配备了用于传感和控制的具身智能

具体来说,食物与口腔中的舌头和上颚相互作用,形成感觉运动控制回路。『机器人』️口腔的舌头驱动和传感组件,包括硬腭和软腭,都基于人体解剖学设计。触觉信号通过硬腭传输到大脑,而软腭则会触发类似人类呕吐的条件反射。大脑对舌头的运动进行编程和调节,完成对各种食物(如液体和半固体)的摄入。

通过传感器的模块化设计、喂食频率的调整、神经反馈的控制以及各种动作的组合,『机器人』️获得了“成长”的能力,能模拟从新生儿到6个月不同阶段的婴儿。

▍早产儿、正常宝宝、喂养困难...全都能模拟

BabyBot最厉害的地方,是它能模拟各种真实的喂养场景。

先说新生儿的反射性吸吮。当奶嘴进入口腔时,会刺激硬腭上的触觉传感器,这种压力变化触发进食反射。舌头开始周期性压缩,不断将奶嘴压在上颚。如果物体接触并撞击软腭,呕吐信号就会上升,一旦激活呕吐反射,『机器人』️所有运动立即停止。

早产儿的情况就复杂多了。早产儿或有喂养困难的婴儿通常表现出异常行为——只有微弱的舌头按压或频率失常的运动。BabyBot可以精确模拟这种状态:开始时主要进行舌头挤压运动,吸力较弱。虽然同时存在挤压和吮吸,但当它们没有有效配合时,就会发生错配,导致能量消耗增加但乳汁摄入不完全。只有掌握正确的频率时,BabyBot的表现才能与足月婴儿一样有效。

研究团队还测试了三种典型的喂养干预场景,看『机器人』️如何识别和响应:使用过大的奶嘴、奶流速度过快、过早引入半固体食物。在这些情况下,『机器人』️都会产生逼真的保护性反应,为没有经验的父母提供了安全的互动平台,让他们练习和改进喂养技巧。

更神奇的是BabyBot的发育过程。从0到6个月,随着婴儿的成长,吸吮频率会增加,吸力更强,休息停顿次数更少。BabyBot可以通过编程模拟这些变化。研究人员将它的牛奶摄入量与真实婴儿数据对比,发现有相似的进食频率和效率,以及相同的发育增长趋势。

到了6个月以后,婴儿开始练习吃半固体食物。BabyBot的认知架构展示了『机器人』️如何通过舌头运动技能、多个传感器和神经控制与食物互动。传感器检测来自食物的刺激(触觉信息)和柔软『机器人』️舌头的变形(本体感觉)。控制器作为大脑系统,通过接收和分析感觉反馈来决定舌头的机械反应。舌头运动针对不同的食物(果泥、豆腐、巧克力)进行调制。

说到巧克力,这里有个有趣的细节。虽然巧克力显然不适合婴儿食用(高糖且无法吞咽),但由于它在口腔温度下的融化特性,成了研究食物质地变化的理想材料。通过给『机器人』️添加热量系统,研究人员可以了解食物质地与窒息危险和吞咽难易度的关系。

▍不只是医学突破,未来还有更多可能

BabyBot代表了软『机器人』️技术在儿科医学应用上的重大突破。

这项创新最大的意义在于:为人工测试提供了一种安全、合乎伦理道德的替代方案。通过提供早期口腔感觉运动功能的实现、模块化体外模型,为儿科护理、进化学和生物医学工程开辟了新的可能性。

对临床实践来说,这项技术的应用前景相当广阔。BabyBot能加速更安全的喂养干预措施的开发,改进婴儿喂养产品的设计,并加强对处理喂养困难的临床医生的培训。

想象一下,儿科医生可以在BabyBot上反复练习各种喂养技巧——如何帮助早产儿改善吸吮能力,如何识别和应对各种喂养异常。这种实践经验以前只能通过有限的临床观察获得,现在可以无限次练习。

对婴儿食品行业而言,BabyBot堪称革命性的测试平台。为啥这么说?因为为非常年幼的婴儿创造食品的基本挑战,就是评估食物在特定发育阶段的适当性。以前这需要大量理论分析和有限的观察,现在可以直接在『机器人』️上测试:食物质地是否合适?会不会引起呕吐反射?吞咽难易度如何?这些关键问题都能得到直观答案。

从更宏观的角度看,BabyBot为理解早期人类发育打开了新窗口。要知道,婴儿从进食反射转变为主动进食的过程极其复杂。通过观察『机器人』️如何“学会”这些技能,科学家能更好地理解真实婴儿的神经发育过程。

而且每个宝宝都是独一无二的——个体婴儿的节奏和进展速度可能有很大差异。BabyBot可以从节奏(振幅、真空释放时间、停止等)中学习,并通过特定的输入和编程来模拟他们的行为和表现。这种个性化模拟能力,让研究人员可以深入分析不同喂养方法的有效性。

据了解,研究团队的下一步计划已经安排上了:将BabyBot的功能扩展到更成熟的发育阶段,包括模拟咀嚼,以及添加人工唾液以进一步提高生理真实感。随着该领域的发展,BabyBot可能成为儿科研究、医疗设备测试和了解早期人类发育的重要工具。

想象一下这样的未来:儿科医生用BabyBot练习喂养技巧,奶粉公司用它测试新配方,焦虑的新手爸妈先在『机器人』️上“练练手”……

这听起来有点『赛博朋克』,但它正在成为现实。

毕竟,如果我们能用『机器人』️破解婴儿进食的所有秘密,那距离让每个宝宝都能健康成长的目标就更近了一步!

论文信息:

Dai, B., Devezeaux de Lavergne, M., Moccand, C. et al. BabyBot: Robot with infant-like feeding behaviours and developmental oral skills. npj Robot 3, 10 (2025).

https://doi.org/10.1038/s44182-025-00026-3

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