你見過會(huì)吃奶的機(jī)器人嗎？

不是開玩笑，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）的科學(xué)家真的造了一個(gè)會(huì)吸奶進(jìn)食的嬰兒機(jī)器人。

這個(gè)名叫BabyBot的軟體機(jī)器人，不僅有仿生的嘴巴和舌頭，還能像人類幼崽一樣吸奶、吞咽，甚至?xí)I吐。從新生兒的反射性吸吮，到6個(gè)月大寶寶吃輔食，它都能復(fù)制！

最讓人意外的是，這個(gè)器人還會(huì)“長(zhǎng)大”——通過調(diào)整參數(shù)，它能模擬不同月齡嬰兒的進(jìn)食能力。早產(chǎn)兒吸奶無力？正常嬰兒大口喝奶？對(duì)不同食物的反應(yīng)和互動(dòng)？統(tǒng)統(tǒng)都能模擬。

相關(guān)研究最近發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)期刊Nature的合作期刊《npj Robotics》上。論文的作者包括來自EPFLCREATELab的博士生Benhui Dai（戴犇輝），Josie Hughes教授，以及來自雀巢研究中心的合作團(tuán)隊(duì)。

▍為啥非要造個(gè)機(jī)器寶寶？真相了

你可能會(huì)：造出這樣一個(gè)機(jī)器人，到底有啥用？

答案很簡(jiǎn)單：研究真嬰兒太難了。

人類的成長(zhǎng)高度依賴喂養(yǎng)行為和口腔運(yùn)動(dòng)技能，這些技能對(duì)營(yíng)養(yǎng)攝入和整體健康至關(guān)重要。尤其是在嬰兒期早期，這些技能發(fā)展極其迅速。

但要研究嬰兒喂養(yǎng)系統(tǒng)，面臨巨大的倫理和實(shí)際困難。你總不能對(duì)新生兒做侵入性實(shí)驗(yàn)吧？而且新生兒的反應(yīng)充滿不可預(yù)測(cè)性，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)模擬、成像、生理測(cè)量和觀察儀器，根本無法完全捕捉這些行為的復(fù)雜性。

所以科學(xué)家們想了個(gè)絕妙的辦法：既然不能拿真嬰兒做實(shí)驗(yàn)，那就造一個(gè)足夠逼真的機(jī)器人嬰兒。

BabyBot就這樣誕生了。它擁有一個(gè)仿生口腔系統(tǒng)，可以像嬰兒一樣攝入食物，還配備了用于傳感和控制的具身智能

具體來說，食物與口腔中的舌頭和上顎相互作用，形成感覺運(yùn)動(dòng)控制回路。機(jī)器人口腔的舌頭驅(qū)動(dòng)和傳感組件，包括硬腭和軟腭，都基于人體解剖學(xué)設(shè)計(jì)。觸覺信號(hào)通過硬腭傳輸?shù)酱竽X，而軟腭則會(huì)觸發(fā)類似人類嘔吐的條件反射。大腦對(duì)舌頭的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行編程和調(diào)節(jié)，完成對(duì)各種食物（如液體和半固體）的攝入。

通過傳感器的模塊化設(shè)計(jì)、喂食頻率的調(diào)整、神經(jīng)反饋的控制以及各種動(dòng)作的組合，機(jī)器人獲得了“成長(zhǎng)”的能力，能模擬從新生兒到6個(gè)月不同階段的嬰兒。

▍早產(chǎn)兒、正常寶寶、喂養(yǎng)困難...全都能模擬

BabyBot最厲害的地方，是它能模擬各種真實(shí)的喂養(yǎng)場(chǎng)景

先說新生兒的反射性吸吮。當(dāng)奶嘴進(jìn)入口腔時(shí)，會(huì)刺激硬腭上的觸覺傳感器，這種壓力變化觸發(fā)進(jìn)食反射。舌頭開始周期性壓縮，不斷將奶嘴壓在上顎。如果物體接觸并撞擊軟腭，嘔吐信號(hào)就會(huì)上升，一旦激活嘔吐反射，機(jī)器人所有運(yùn)動(dòng)立即停止。

早產(chǎn)兒的情況就復(fù)雜多了。早產(chǎn)兒或有喂養(yǎng)困難的嬰兒通常表現(xiàn)出異常行為——只有微弱的舌頭按壓或頻率失常的運(yùn)動(dòng)。BabyBot可以精確模擬這種狀態(tài)：開始時(shí)主要進(jìn)行舌頭擠壓運(yùn)動(dòng)，吸力較弱。雖然同時(shí)存在擠壓和吮吸，但當(dāng)它們沒有有效配合時(shí)，就會(huì)發(fā)生錯(cuò)配，導(dǎo)致能量消耗增加但乳汁攝入不完全。只有掌握正確的頻率時(shí)，BabyBot的表現(xiàn)才能與足月嬰兒一樣有效。

研究團(tuán)隊(duì)還測(cè)試了三種典型的喂養(yǎng)干預(yù)場(chǎng)景，看機(jī)器人如何識(shí)別和響應(yīng)：使用過大的奶嘴、奶流速度過快、過早引入半固體食物。在這些情況下，機(jī)器人都會(huì)產(chǎn)生逼真的保護(hù)性反應(yīng)，為沒有經(jīng)驗(yàn)的父母提供了安全的互動(dòng)平臺(tái)，讓他們練習(xí)和改進(jìn)喂養(yǎng)技巧。

更神奇的是BabyBot的發(fā)育過程。從0到6個(gè)月，隨著嬰兒的成長(zhǎng)，吸吮頻率會(huì)增加，吸力更強(qiáng)，休息停頓次數(shù)更少。BabyBot可以通過編程模擬這些變化。研究人員將它的牛奶攝入量與真實(shí)嬰兒數(shù)據(jù)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)有相似的進(jìn)食頻率和效率，以及相同的發(fā)育增長(zhǎng)趨勢(shì)。

到了6個(gè)月以后，嬰兒開始練習(xí)吃半固體食物BabyBot的認(rèn)知架構(gòu)展示了機(jī)器人如何通過舌頭運(yùn)動(dòng)技能、多個(gè)傳感器和神經(jīng)控制與食物互動(dòng)。傳感器檢測(cè)來自食物的刺激（觸覺信息）和柔軟機(jī)器人舌頭的變形（本體感覺）。控制器作為大腦系統(tǒng)，通過接收和分析感覺反饋來決定舌頭的機(jī)械反應(yīng)。舌頭運(yùn)動(dòng)針對(duì)不同的食物（果泥、豆腐、巧克力）進(jìn)行調(diào)制。

說到巧克力，這里有個(gè)有趣的細(xì)節(jié)。雖然巧克力顯然不適合嬰兒食用（高糖且無法吞咽），但由于它在口腔溫度下的融化特性，成了研究食物質(zhì)地變化的理想材料。通過給機(jī)器人添加熱量系統(tǒng)，研究人員可以了解食物質(zhì)地與窒息危險(xiǎn)和吞咽難易度的關(guān)系。

▍不只是醫(yī)學(xué)突破，未來還有更多可能

BabyBot代表了軟機(jī)器人技術(shù)在兒科醫(yī)學(xué)應(yīng)用上的重大突破。

這項(xiàng)創(chuàng)新最大的意義在于：為人工測(cè)試提供了一種安全、合乎倫理道德的替代方案。通過提供早期口腔感覺運(yùn)動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)、模塊化體外模型，為兒科護(hù)理、進(jìn)化學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程開辟了新的可能性

對(duì)臨床實(shí)踐來說，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用前景相當(dāng)廣闊。BabyBot能加速更安全的喂養(yǎng)干預(yù)措施的開發(fā)，改進(jìn)嬰兒喂養(yǎng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，并加強(qiáng)對(duì)處理喂養(yǎng)困難的臨床醫(yī)生的培訓(xùn)

想象一下，兒科醫(yī)生可以在BabyBot上反復(fù)練習(xí)各種喂養(yǎng)技巧——如何幫助早產(chǎn)兒改善吸吮能力，如何識(shí)別和應(yīng)對(duì)各種喂養(yǎng)異常。這種實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以前只能通過有限的臨床觀察獲得，現(xiàn)在可以無限次練習(xí)。

對(duì)嬰兒食品行業(yè)而言，BabyBot堪稱革命性的測(cè)試平臺(tái)。為啥這么說？因?yàn)闉榉浅Ｄ暧椎膵雰簞?chuàng)造食品的基本挑戰(zhàn)，就是評(píng)估食物在特定發(fā)育階段的適當(dāng)性。以前這需要大量理論分析和有限的觀察，現(xiàn)在可以直接在機(jī)器人上測(cè)試：食物質(zhì)地是否合適？會(huì)不會(huì)引起嘔吐反射？吞咽難易度如何？這些關(guān)鍵問題都能得到直觀答案。

從更宏觀的角度看，BabyBot為理解早期人類發(fā)育打開了新窗口。要知道，嬰兒從進(jìn)食反射轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)進(jìn)食的過程極其復(fù)雜。通過觀察機(jī)器人如何“學(xué)會(huì)”這些技能，科學(xué)家能更好地理解真實(shí)嬰兒的神經(jīng)發(fā)育過程。

而且每個(gè)寶寶都是獨(dú)一無二的——個(gè)體嬰兒的節(jié)奏和進(jìn)展速度可能有很大差異。BabyBot可以從節(jié)奏（振幅、真空釋放時(shí)間、停止等）中學(xué)習(xí)，并通過特定的輸入和編程來模擬他們的行為和表現(xiàn)。這種個(gè)性化模擬能力，讓研究人員可以深入分析不同喂養(yǎng)方法的有效性。

據(jù)了解，研究團(tuán)隊(duì)的下一步計(jì)劃已經(jīng)安排上了：將BabyBot的功能擴(kuò)展到更成熟的發(fā)育階段，包括模擬咀嚼，以及添加人工唾液以進(jìn)一步提高生理真實(shí)感。隨著該領(lǐng)域的發(fā)展，BabyBot可能成為兒科研究、醫(yī)療設(shè)備測(cè)試和了解早期人類發(fā)育的重要工具。

想象一下這樣的未來：兒科醫(yī)生用BabyBot練習(xí)喂養(yǎng)技巧，奶粉公司用它測(cè)試新配方，焦慮的新手爸媽先在機(jī)器人上“練練手”……

這聽起來有點(diǎn)賽博朋克，但它正在成為現(xiàn)實(shí)。

畢竟，如果我們能用機(jī)器人破解嬰兒進(jìn)食的所有秘密，那距離讓每個(gè)寶寶都能健康成長(zhǎng)的目標(biāo)就更近了一步！

論文信息：

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