Учёные превратили тараканов в управляемых киберорганизмов и оснастили их «аквалангами»
Учёные разработали систему управления живыми тараканами, превратив их в киберорганизмы с возможностью дистанционного контроля, а также оснастили их специальными «аквалангами», позволяющими насекомым передвигаться под водой. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Проект создан группой робототехников под руководством Хиротаки Сато (Hirotaka Sato) из Наньянского технологического университета (Сингапур). Его цель — разработка биогибридных систем, в которых живые организмы используются как основа для управляемых роботизированных платформ.
В качестве носителя выбраны мадагаскарские тараканы — крупные, выносливые насекомые, способные жить до пяти лет и обладающие высокой устойчивостью к неблагоприятным условиям. Эти свойства делают их потенциально пригодными для длительной работы в разрушенных или опасных средах.
Фото: NTU SingaporeОсновная техническая проблема заключалась в том, что тараканы не способны долго находиться под водой. Для решения этой задачи разработали и напечатали на 3D-принтере миниатюрные дыхательные модули, закрывающие дыхальца насекомых — отверстия, через которые осуществляется газообмен.
Воздухоснабжение реализовано не через баллоны, а за счёт химической реакции: смесь перекиси водорода и диоксида марганца разлагается с выделением кислорода, который поступает в дыхательную систему насекомого. Часть трубок подключена к области ног, чтобы не ограничивать подвижность.
Дополнительно исследователи встроили управляющий микрочип и миниатюрный источник питания непосредственно в тело насекомого, отказавшись от внешних модулей. Эксперименты показали, что внешние «рюкзаки» ухудшали подвижность, поэтому от них отказались в пользу имплантируемой архитектуры.
A) Работа кибернасекомого в подводной среде. B) Конструкция защитного и дыхательного костюма для кибертараканов, включающая гибкую водонепроницаемую оболочку, встроенный генератор кислорода и систему трубок для подачи газа. Генерация кислорода осуществляется за счёт каталитической реакции между диоксидом марганца и перекисью водорода на основе целлюлозной губки, в результате которой образуются кислород и вода. Вырабатываемый кислород поступает к дыхательным отверстиям насекомого через систему тонких подающих трубок, обеспечивая возможность дыхания под водой. C) Реальные тесты движения: кибернасекомое в защитном костюме выполняет спуск по вертикальной поверхности, передвижение под водой и последующий подъём вверх. Источник: NTU SingaporeВ испытаниях модифицированные тараканы могли передвигаться под водой до трёх часов, сохраняя скорость, сопоставимую с движением на суше. При этом не наблюдалось заметного ухудшения их состояния после экспериментов.
Авторы отмечают, что биогибридные насекомые обладают рядом преимуществ по сравнению с классическими роботами: они дешевле в производстве, энергоэффективнее и потенциально способны работать в средах, где использование традиционных механических платформ затруднено.
В перспективе подобные системы рассматриваются как основа для поисково-спасательных операций в зонах катастроф, а также для разведки в экстремальных условиях, включая потенциальные миссии на других планетах.
© iXBT
