Насекомые-роботы и их перспективы

Насекомые-роботы и их перспективы

Наука уже давно не стоит на месте, каждый раз преподнося очередные инновации и сюрпризы. На очереди – разработка миниатюрных роботов-насекомых с искусственным интеллектом. Чуть ли не ежедневно в новостях появляется информация об очередном успехе ученых в робототехнике. Хотя может показаться странным – почему именно насекомые выступают в роли киборгов? И какую пользу они могут принести в развитии науки?

Собственно говоря, строение насекомых имеет довольно сложную структуру, за счет которой они прекрасно восстанавливаются после полученных повреждений, а опорно-двигательные функции вообще превосходят других животных и млекопитающих. Их компактность и приспособляемость к окружающей среде делают их идеальными прототипами для создания миниатюрных киборгов. Лучше рассмотреть на конкретном примере, чем полезны насекомые-киборги для общественности.

Бесконечный источник энергии

Прежде чем монтировать на насекомое всевозможные устройства, нужно решить вопрос с питанием для их работоспособности. Решение достаточно простое – можно использовать естественные процессы и функции метаболизма насекомых, которые будут вырабатывать энергию. Ярким примером такого взаимодействия являются тараканы, которые, потребляя сахар, вырабатывают активные частицы – электроны.

Ученые из Case Western Reserve ставили опыты на тараканах, с целью накопления электрической энергии путем выведения из их организма электронов. Результаты оказались более чем впечатляющими – даже столь ничтожный показатель выработки рабочего потенциала оказался достаточных, чтобы поддерживать работоспособность миниатюрных устройств. Работы продолжаются до сих пор, и вполне вероятно, что в скором времени тараканы превратятся в миниатюрные бесконечные источники питания.

Тем паче, что вживление электронных систем в насекомых проходят без последствий для них, благодаря колоссальной живучести тараканов. Даже больше, после внедрения электроники тараканы продолжают жить обычной жизнью, без проявления аномальной активности. Но окончательной победой в этом направлении станет разработка оборудования, которое позволит контролировать насекомых, ведь не совсем удобно использовать источник питания, который может бегать и летать.

Контроль полетов насекомых-роботов

Чтобы добиться полного контроля за действиями киборгов-насекомых, необходимо тщательно проанализировать и научиться управлению их летными качествами. Ведь полет насекомого намного сложнее, чем любого самолета. В этом направлении наибольших успехов добились исследователи из Drexel Unpverspty. Они создают механические модели крыльев насекомых (в частности, жуков), используя в качестве «инструкции по созданию» замедленное видео с полетом жука. Ученые прорабатывают функциональные моменты движения воздушных потоков, по отношению к крылу насекомого, и какие реакции при этом происходят.

Конечно, без лабораторных опытов не обошлось. Для детального изучения и воссоздания модели крыла ученые стимулировали активность насекомых, путем подачи импульсов в их тело. В результате жуки существенно увеличивали частоту взмахов крыльями. А направление лево-право задается у жуков путем подачи импульсного сигнала в соответствующий глаз.

Изыскания в этом направлении позволят применить знания не только в сфере роботизации. Как только ученые выведут идеальную модель вертикального взлета и посадку насекомого, авиаконструкторы и разработчики смогут повторить подобные умения в самолетостроении.

Для спецслужб многих стран способность управлять насекомыми также является очень важным достижением. Жук-киборг является идеальным, практически незаметным шпионом, которого можно укомплектовать видеокамерой или подслушивающим устройством. И никакого риска, так как насекомое управляется с расстояния.

С жуками все, в принципе, понятно, но не только они попадают в руки ученых. Созданный симпозиум исследователей из трех ведущий научных учреждений США (Массачусетский технологический университет, Университет штата Вашингтон и Университет Аризоны), провел необычайно успешный опыт с бабочками. Так в брюшную полость бабочки был вживлен ФНП – нейронный зонд с двухсторонним импульсом. Таким образом, бабочка не только отправляла на специальное устройство сигналы, но и продолжала жить полноценной жизнью, под управлением сигналов собственной нервной системы. Как только летающее насекомое меняло направление движения, на пишущее устройство подавался сигнал о функционировании нервной системы в момент импульса.

Пси-контроль

Сейчас медицина находится на очень высоком техническом уровне. Многим больным с нарушением координации движения были вживлены специальные приспособления (мини-зонды), которые управляют нерабочими мышцами. На очереди подобные операции с головным мозгом, благодаря чему человек сможет полностью контролировать все свои мышцы, заставляя их работать простейшим импульсом. Но, прежде чем перейти к исследованиям на людях, необходимо изучить эту науку достаточно глубоко, в частности, о взаимодействии мозга с остальными элементами организма.

Насекомые являются идеальным источником для получения подобных знаний. В Оксфорде проводятся опыты на плодовых мушках, в которых применяется несколько важных научных отраслей и изобретений – генная инженерия, специальные психотропные препараты и лазерные устройства. С их помощью ученые пытаются повлиять на функционирование и работу мозга насекомых. Кстати, определенных успехов уже удалось добиться. После того, как был нейтрализован определенный участок мозга мушки, который отвечает за двигательные функции (полет, перемещение, спаривание), ученые техническим путем выявили, что он подвержен воздействию направленного света. Т.е. попадания светового луча (в данном случае – лазера) на этот участок мозга достаточно, чтобы возбудить его, и заставить выполнить определенное действие.

На этом успехи не заканчиваются – путем внедрения в мозг мушек определенных «воспоминаний», исследователи приучили насекомых к определенным запахам и определению ловушек.

Насекомые – лучшее открытие для робототехники

На сегодняшний день насекомым-киборгам можно придумать множество форм использования, в том числе для создания суперсовременных роботов с продвинутой системой Ap (искусственный интеллект), а также и для нейрохирургии человеческого мозга и его детального изучения.

Применение роботов при спасательных работах поможет уменьшить количество пострадавших, за счет их своевременного нахождения и оказания помощи. Там, где не сумеют пройти люди-спасатели, легко проберется насекомое-киборг. Возможно, что в будущем именно они станут прототипами для мини-роботов.

Способности тараканов преодолевать любые преграды и труднопроходимые препятствия изучались исследователями более 20 лет. Все эксперименты и опыты, так или иначе, были связаны с функциональностью нервной системы насекомого, в попытках выяснить, каким образом действует оно в разных ситуациях. Полученные знания могут пригодиться для создания единой модели, которая будет использоваться в новых поколениях роботов.

Неожиданным открытием стали результаты исследования в 2011 году, которые показали, что с помощью электрических импульсов, посылаемых прямо в головной мозг, можно бороться с страшной болезнью Альцгеймера. Возможно, в дальнейшем, появятся высокотехнологические имплантаты, которые помогут побороть это заболевание.



Всего комментариев: 0
avatar