蚊子常被视为令人厌烦的害虫，甚至是致命的疟疾传播媒介。但在生物感知能力上，它们却极具“工程价值”：蚊子可以依靠对空气中细微振动的感知，通过触角识别其他昆虫，从而为超高灵敏度的新一代传感器提供了重要灵感。

来自格拉斯哥斯特拉斯克莱德大学的研究员丹尼尔·帕斯托（Daniel Pasto）在 5 月 11 日至 15 日举行的第 190 届美国声学学会（ASA）年会上，展示了他基于蚊子触角原理设计的声学传感器原型。

帕斯托介绍说：“蚊子的触角对空气中极其微小的振动高度敏感，尤其是由翅膀拍动产生的振动。”

这些振动信号由蚊子体内专门的感受器官处理，使其能够识别潜在配偶。例如，在埃及伊蚊和按蚊中，这一机制帮助它们定位同类。而在另一类物种——如低氏蚊中，相同的感知系统则进化为对青蛙叫声更为敏感，从而让雌蚊可以追踪两栖动物宿主以吸血。

这种关键的感受器官被称为约翰斯顿器官，位于触角的基部。当它检测到外界振动时，会产生自身的振荡，从而对输入信号进行放大，使蚊子更容易感知这些微弱变化。

除了内部器官，蚊子触角的整体结构同样为捕捉微弱信号而“优化”。触角由多个节段构成，使其在响应频率上具有较大的可调范围；触角表面覆盖着密集的羽毛状细毛，大幅增加了表面积，从而能够感知更小的黏性阻力变化，对空气振动更加敏感。

从蚊子触角到工程传感器

研究团队以这些生物学特征为蓝本，设计并制造了机械原型装置，用以验证类似的被动放大机制是否可以在硬件中实现。实验表明，这种传感器在没有任何电子放大电路、信号处理或滤波模块的情况下，仅凭自身的几何结构就能增强振动信号。

帕斯托指出：“自然界已经给出了高效的解决方案，尤其是在如何在不增加能耗的前提下实现高灵敏度方面，这些方案可以直接启发新技术的设计。”

通过这种被动、仿生的结构设计，研究人员实现了对微弱振动信号的放大——这一能力此前通常被认为只能依赖电子元件或复杂算法才能获得。尽管如此，目前的人造装置在放大能力上仍难以完全达到生物系统的水平。

“我们的研究结果有望应用于需要探测极弱信号的声学和振动传感器，例如麦克风、环境监测设备以及生物医学传感器等，”帕斯托表示，“特别是在能耗受限、低功耗至关重要的场景中，这种基于被动放大机制的设计将具有明显优势。”