Robotika.lt

Kaip robotai-vabzdžiai pakeis pasaulį

Robotika.lt gegužės 8, 2014 Robotai mokslui
Pastaruoju metu mokslininkai vis dažniau kuria įvarius vabzdžius-kyborgus. Tai mechaniniai vabaliukai ir voriukai atkartojantys savo tikrųjų giminaičių funkcijas. Kodėl būtent vabzdžiai yra geriausi kandidatai į kyborgus? Ar padės vabzdžiai-kyborgai inžinieriams kurti geriausius lėktuvus arba atskleisti žmogaus smegenų paslaptis?

Žiūrint iš vienos pusės, vabzdžių judėjimo sistema gerokai sudėtingesnė nei daugelio žinduolių. Be to, vabzdžiai turi atvirą kraujotakos sistemą, jie griečiau pasveiksta po operacijų ir sužeidimų. Vabzdžiai pasižymi puikiomis judėjimo ir navigacinėmis savybėmis, kurios kaip tik labai tinka kyborgams kurti.

Žmonės dažnai mano, kad vabzdžiai – gana paprasti sutvėrimai. Tačiau tai ne tiesa. Mažų vabalėlių organizmai lygiai tokie pat sudėtingi kaip ir didelių gyvūnų.

Štai keletas pavyzdžių, kaip robotai-vabzdžiai galėtų pakeisti mūsų pasaulį.

Gyvosios akumuliatorinės baterijos

Prieš kuriant vabzdžių mechanizmus, pirmiausia reikia apsirūpinti šios technikos maitinimo šaltiniu. Galima panaudoti tą pačią energiją, kurią sukuria vabzdžių metabolizmas, t.y. paversti suvartojamą maistą į molekulinę energiją. Pavyzdžiui, kai fermentai virškina cukrų tarakonų organizme, gaunamas gana naudingas pašalinis produktas: elektronai.

Kaip robotai-vabzdžiai pakeis pasaulį 1

Vakarų Keizo rezervinio universiteto tyrėjai prie tarakono pritaisė elektros laidininką, kad galėtų išvesti šiuos elektronus ir kaupti elektrą. Mokslininkai norėdami išsiaiškinti kaip sukaupti ir išsaugoti tarakonų pagamintą energiją ir toliau atlieka įvairius tyrimus. Pasak jų, jei pasiseks, tai ateityje tarakonai gali virsti gyvomis baterijomis.

Vabzdžių ypatinga savybė – jie yra labai atsparūs pažeidimams, todėl į jų sistemą implantuoti elektrodai nepažeidžia jų gyvybei svarbių organų. Pavyzdžiui, tarakonai gali ir toliau puikiai gyventi su implantuota įranga. Tačiau tyrėjams nelabai tinka gyvos bėgiojančios baterijos, todėl kita jų užduotis, kuriant kyborgus-vabzdžius, surasti būdų kaip juos kontroliuoti, ypač tuos, kurie gali skraidyti.

Skrydžio valdymas

Norint kontroliuoti kyborgą-vabzdį, pirmiausia reikia išmokti valdyti jų skrydį, kuris yra gerokai sudėtingesnis netgi už lėktuvo skrydį. Tyrėjai norėdami sukurti vabalo sparnų modelį, jo skrydį stebėjo per sulėtintą video medžiagą. Drekselio universitete (Drexel University) vyksta mechanikos srauto tyrinėjimai, t.y. kaip oro srovės sąveikauja su skrendančio vabzdžio sparnu.

Norėdami ištirti sparnus ir sukurti tikslius modelius, mokslininkai panaudojo elektrodus. Siųsdami elektroninius impulsus į vabalo kūną, tyrėjai didino sparnų judėjimo dažnį. Signalai perduodami į kairį arba dešinį vabzdžio akies obuolį priverčia jį pasukti į kairę arba dešinę puses.

Kaip robotai-vabzdžiai pakeis pasaulį 2

Vabzdžio skrydžio valdymo tyrinėjimai susiję ne vien tik su kyborgų-vabzdžių kūrimu. Ištyrinėję ir atkūrę vertikalų unikalų vabalo skrydį ir nutūpimą mechanizmuose, konstruktoriai galės šias savybes suteikti skraidantiems aparatams.

Kaip robotai-vabzdžiai pakeis pasaulį 3

Išmokus valdyti vabzdį, reikės jį paversti gyvu vabalu-šnipu, į kurį bus integruota miniatiūrinė videokamera, ir kuris bus valdomas distanciniu būdu. Priklausomai nuo vabzdžio dydžio, jie gali ant savęs nešti pakankamai didelį (palyginus su jų svoriu) „naudingą“ krovinį.

Tačiau tyrinėtojai domisi ne vien tik vabalais. Mokslininkų grupė iš Masačiusetso technologijos instituto, Arizonos ir Vašingtono valstijos universitetų sėkmingai implantavo lankstų neuroninį zondą į drugelio pilvo nervą. Zondas buvo dviejų krypčių, tai reiškė, kad jis gali ir siųsti stimulus, ir gauti signalus iš drugelio centrinės nervų sistemos. Siunčiamas signalas priversdavo skrendantį drugelį pasukti į kairę arba dešinę, o priimamas signalas suteikdavo informaciją apie drugelio nervinės sistemos veiklą.

Proto valdymas

Daugeliui pacientų jau implantuoti zondai, padedantys valdyti raumenis. Kitas žingsnis, galėtų būti, „prisijungimas“ prie smegenų, kurios reguliuoja raumenų veiklą. Tačiau šis valdymo būdas reikalauja gilių žinių apie smegenų siunčiamas komandas.

Vabzdžių nervų sistemos tyrinėjimai padeda mums daugiau sužinoti apie šį procesą. Oksfordo universiteto mokslininkai naudoja genų inžineriją, cheminius preparatus ir lazerius tam, kad galėtų pakeisti musių vaisių elgesį ir smegenų aktyvumą. Po musės smegenų dalies izoliacijos, atsakingos už tam tikrus veiksmus (šuolius, skrydžius arba poravimąsi), inžinieriai nustatė, kad šios galvos smegenų ląstelės yra jautrios šviesai. Lazerio spinduliai nukreipti į musę sukėlė tam tikrą jų elgesį. Mokslininkams netgi pavyko priversti musių patelę elgtis kaip patinui ir privilioti kitą individą poravimuisi.

Kaip robotai-vabzdžiai pakeis pasaulį 4

Patyrę tyrėjai sugebėjo paveikti ne vien tik vabzdžio elgesį. Jie pasiekė kur kas daugiau. Mokslininkams pavyko „implantuoti“ prisiminimus į drozofilų smegenis, išmokyti jas atpažinti kvapus ir išvengti spąstų.

Geriausi robotai

Kyborgai-vabzdžiai gali atlikti daugelį funkcijų, taip pat padėti sukurti tobulesnius robotus. Be to, jie gali puikiai prisidėti prie žmogaus smegenų tyrinėjimų.

Mokslininkus labai domina tokie vabzdžiai kaip tarakonai. Jie gali lengvai judėti nelygiu paviršiumi. Tyrinėtojai praleido apie 20 metų tyrinėdami kaip tarakonai apeina kliūtis. Jie norėjo išsiaiškinti, kokiu būdu veikia šių vabzdžių nervų sistema ir kaip ji sugeba išspręsti šias problemas. Šios žinios leis implantuoti elektrodus, kurie kontroliuos vabzdžio judesius. Tai bus dar vienas žingsnis į priekį susijęs su protingų robotų kūrimu. Robotai galės efektyviau įveikti kliūtis, jei jie sugebės judėti ir mąstyti kaip tarakonai. Tad yra didelė tikimybė, kad ateityje robototechnikos darbuotojai, kurdami robotizuotas mašinas, panaudos būtent šias vabzdžių savybes.
Vabzdžių smegenų tyrinėjimai galėtų padėti išspręsti kai kurias mūsų problemas, susijusias su protu. Pavyzdžiui, neuroniniai implantai galėtų padėti neurobiologams, tyrinėjantiems žmogaus smegenų ligas.

2011 metais atlikti tyrimai parodė, kad elektrinė smegenų stimuliacija sumažina riziką susirgti Alzheimerio liga, taip pat mažina jos simptomus. Patobulinti neuroniniai implantai galėtų padėti kovoti su šia liga. Atsižvelgiant į pasiektus rezultatus vabzdžių kibernetikoje, tai visiškai įmanomas dalykas.



Facebook komentarai


Komentarai (0)


Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *