Vědci našli způsob, jak ovládat brouky na dálku. Budou pomáhat při zemětřeseních
Záchranné práce po katastrofách narážejí na fyzikální limity. Závalová suť, zhroucené budovy nebo kolabované důlní chodby vytvářejí úzké prostory, kam se nedostanou ani speciálně školení psi. Právě pro tyto situace vznikl projekt, který spojuje živou přírodu s elektronikou způsobem, jaký dosud nebyl možný.
Mezinárodní tým vytváří hmyzí kyborgy
Skupina vědců z Univerzity v Queenslandu, Univerzity Nového Jižního Walesu a singapurské Technologické univerzity Nanyang dokázala vytvořit funkční systém pro dálkové ovládání živých brouků. Výsledkem jejich práce jsou takzvané ZoBorgy – organismy, které kombinují biologickou dokonalost s technologickým řízením.
Jako základ posloužil brouk Zophobas morio z čeledi potemníkovitých. Tento druh se běžně využívá v gastronomii některých asijských a latinskoamerických zemí jako zdroj bílkovin. Vědci navíc zjistili, že jeho larvy dokážou rozkládat polystyren, což otevírá možnosti pro řešení problému plastového odpadu. Pro záchranářské účely však přišel čas dospělých jedinců.
Proč příroda poráží inženýry
Konstrukce dostatečně malého robota s potřebnými schopnostmi představuje pro současnou techniku téměř neřešitelný problém. Dospělý exemplář měří maximálně 32 milimetrů na délku a osm milimetrů na výšku. Jeho tělo je vybaveno přilnavými polštářky na nohách, funkčními drápy a pružným exoskeletem.
Evoluční vývoj trvající miliony let vytvořil systém, který žádná laboratoř nedokáže zreplikovat. Brouk disponuje vlastními senzory vibrací, mechanoreceptory v pancíři a tykadly pro orientaci v prostoru. Výzkumníci si uvědomili, že namísto nákladného vývoje mechanických náhražek mohou využít to, co už funguje.
Studie publikovaná v časopise Advanced Science popisuje, jak tým doplnil přirozené schopnosti hmyzu o elektronické ovládání. Brouk nese miniaturní batoh s mikročipem a elektrodami, které fungují jako řídicí rozhraní.
Jak funguje ovládání živého organismu
Systém pracuje s jemnými elektrickými impulzy směrovanými do specifických částí těla:
- Stimulace tykadel vyvolává otáčení, zpomalení nebo couvání
- Současná stimulace obou krovek spouští pohyb vpřed nebo zrychlení
- Podnět pouze do jedné krovky způsobuje pohyb do strany
„Přesné směrové řízení nijak neovlivňuje přirozenou délku života brouka“, potvrzuje Thang Vo-Doan ze Školy strojního a hornického inženýrství na Univerzitě v Queenslandu.
Výsledky testů překvapily i samotné tvůrce
Kyborgové brouci dosahují při překonávání překážek odpovídajících jejich vlastní výšce úspěšnosti 92 procent. Ještě pozoruhodnější jsou však výsledky při přechodu z vodorovné plochy na vertikální stěnu – zde činí úspěšnost 71,2 procenta.
Lachlan Fitzgerald z Univerzity v Queenslandu upozorňuje, že mechaničtí roboti podobných rozměrů sice postupují v oblasti pohybu, ale plynulý přechod mezi horizontálními a vertikálními povrchy zůstává technologickou výzvou. Pro organismy s přirozenými adaptacemi to však problém nepředstavuje.
Výzkumný tým dodržoval přísné etické standardy. Brouci žili v podmínkách výrazně převyšujících běžné laboratorní standardy – odpočívali na podestýlce z pšeničných otrub a dostávali čerstvé plátky jablek. Péče pokračovala i po ukončení experimentů po celou dobu jejich zbývajícího tříměsíčního života.
Plány pro další vývoj
Současná verze představuje pouze počáteční fázi. Vědci připravují vylepšení, která rozšíří možnosti systému:
- Inerciální měřicí jednotka poskytne data o zrychlení a silách v reálném čase pro navigaci bez vizuálního kontaktu
- Miniaturní kamera umožní identifikaci osob pod troskami
- Poznání z výzkumu inspiruje konstruktéry robotů k integraci umělých tykadel pro lepší orientaci
Projekt nedosáhl úrovně sci-fi představ o kyborgech, ale demonstruje funkční cestu vpřed. Spojení biologických systémů s moderní elektronikou otevírá možnosti, které čistě mechanické řešení nenabízí.
V situacích, kdy selhává těžká technika a lidské síly nestačí, mohou být právě tito malí pomocníci s elektronikou na zádech první pomocí pro uvězněné osoby. Jejich velikost a přirozené schopnosti z nich činí ideální nástroj pro pronikání do prostorů, kam se jinak nikdo nedostane.
