活性物质能够将自身或周围环境的能量转换成动能，实现自驱动，属于典型的非平衡态系统，其涵盖范围从纳米级分子马达到宏观生物群体等，为非平衡态统计物理的发展、新型智能材料的设计以及微纳机器人的操控提供了坚实的研究基础。

近期，北京理工大学物理学院的郑宁教授团队介绍了宏观人造活性物质的研究进展。振动颗粒、机器人以及樟脑船等宏观人造活性物质具有制造简单经济、运动模式灵活、环境适用性强、便于实验测量等优点，为非平衡态和软物质物理学的研究提供了理想实验平台，并逐渐成为研究非平衡态统计物理规律的重要方法之一。研究者发现，宏观人造活性粒子在自由和复杂环境中表现出如集群、涡旋、自发振荡以及相变等丰富有趣的动力学行为。在振动活性颗粒的研究中，研究者揭示了形状不对称颗粒的自推进机制和二聚体的周期性碰撞反弹模式。此外，文章还探讨了振动颗粒在复杂环境中的运动行为。

机器人作为另一类重要的宏观人造活性物质，展现出更高的灵活性。研究者利用简单的机器人模型Hexbug，研究了它们在受限空间中的集群行为和动力学行为转变，并揭示了边界条件对粒子运动模式的影响。而更复杂的智能机器人，如Kilobot机器人，通过局部交互和传感能力，能够执行更复杂的任务，从而展现出“群体智能”。

在流体环境中，樟脑船、油滴和磁性粒子等通过复杂的流体动力学相互作用，可以表现出自发振荡、涡旋等有趣的动力学行为。

未来，随着对宏观人造活性物质中弹性、流体动力学效应等研究的深入，这类物质还有望为新型智能材料、生物医疗技术和仿生机器人等领域的发展提供更多的实验技术支撑和理论基础。

相关综述文章发表在National Science Open 3: 20240005, 2024 上。详细内容请见：https://doi.org/10.1360/nso/20240005