Идея использовать управляемых насекомых в спасательных миссиях развивается уже более десяти лет. Создание биороботов происходит путем вживления электродов в мозг и органы чувств спящего насекомого. Оператор с помощью пульта посылает сигналы, заставляя существо двигаться в нужном направлении. Такой подход имеет огромное преимущество перед обычными роботами: киборг использует собственную биологию, поэтому ему не требуются тяжелые батареи и сложные двигатели. Таракан сохраняет базовую автономность, что позволяет ему ловко огибать препятствия и обломки, в то время как человек лишь корректирует маршрут.
Разработан водолазный костюм для тараканов-киборгов
Ученые из Сингапура разработали уникальный водолазный костюм для тараканов-киборгов. Это миниатюрное устройство снабжает насекомое кислородом, позволяя ему дышать и передвигаться под водой до трех часов. Инновация превращает обычных тараканов в эффективных биороботов-амфибий, способных проводить сложнейшие поисково-спасательные операции там, где бессилен человек.
Крупный план киборга-насекомого и нового водолазного костюма, оснащенного трубками, соединяющимися с дыхательными отверстиями насекомого, и генератором кислорода, расположенным на спине. Nanyang Technological University
Использование киборгов вместо полноценных роботов экономит огромные вычислительные ресурсы. Создание полностью механического аналога таракана, способного так же эффективно сжиматься, пролезать в микроскопические щели и адаптироваться к изменяющейся среде, требует невероятно сложных алгоритмов и колоссальных затрат энергии. Живое насекомое решает эти задачи бесплатно благодаря миллионам лет эволюции.
Перед погружением.
До сих пор применение таких помощников ограничивалось только сушей. В реальных зонах бедствий, особенно после наводнений или проливных дождей, пути в завалах и узких щелях часто оказываются затоплены. Для дышащих кислородом насекомых подобные условия были смертельным тупиком, что сильно сужало зону их полезного применения. И ученые решили эту проблему. Работа опубликована в журнале Nature Communications.
Продолжение ниже
Видео
Продолжение
Рюкзак с кислородом
Чтобы решить эту проблему, инженеры из Наньянского технологического университета в Сингапуре создали гибкий жилет-рюкзак размером всего десять на десять миллиметров. Внутри него находится губка с диоксидом марганца, которая при контакте с перекисью водорода выделяет кислород. Газ поступает напрямую к дыхальцам таракана через силиконовые трубки. Испытания в заполненных водой лабиринтах показали, что киборг успешно преодолевает водные преграды. Время его выживания под водой постепенно увеличилось с нескольких минут до трех часов, причем скорость движения почти не снизилась.
A. Концептуальная иллюстрация киборга-насекомого, действующего под водой. B. Конструкция и механизм генерации кислорода водолазного костюма для киборгов-тараканов. i) Водолазный костюм состоит из гибкой водонепроницаемой оболочки, встроенного генератора кислорода и трубок для подачи кислорода. ii) Генератор кислорода использует каталитическую реакцию MnO₂–H₂O₂ на целлюлозной губке и вырабатывает кислород и воду. iii) Выработанный кислород поступает в проторакальные и мезоторакальные дыхальца через трубки для подачи кислорода. В. Демонстрация передвижения в реальных условиях. Фотографии киборга-насекомого в водолазном костюме, выполняющего: i) спуск вниз, ii) подводное передвижение и iii) подъем вверх.
Профессор Хиротака Сато, руководивший исследованием, отметил важность этой разработки для будущего: «Расширяя рабочие параметры наших насекомых-киборгов за счет возможности подводного перемещения, мы верим, что они смогут значительно повысить эффективность поисково-спасательных работ». В перспективе эта технология позволит использовать выносливых существ не только на Земле, но и в других средах с дефицитом кислорода, например, в космосе, правда, там таракану понадобится уже полноценный скафандр.
Загружаем