Насекомые-киборги и «умные» тараканы
Представьте себе робокомара, который не только жужжит у вас под ухом и упорно пытается вас укусить, но и работает на батарейках, и иногда проходит техосмотр. А в современной робототехнике и представлять не нужно. В лекции «Яндекс Образование» биолог Илья Гомыранов показал, как пчелы и муравьи помогают строить идеальных роботов.
И здесь тараканы
В отличие от домохозяек, ученые-робототехники души не чают в этих вездесущих насекомых.
Неудивительно, что именно они стали первыми насекомыми-киборгами. В 2013 году компания RoboRoach запустила мобильное приложение, с помощью которого можно управлять собственным живым тараканом. Как объясняют разработчики, усики насекомых выполняют роль антенн-локаторов в пространстве: натыкаясь на препятствие, таракан понимает, что путь закрыт, и сворачивает. Ученые прикрепили к усикам электроды, а на спину животного — плату, которая принимает сигналы со смартфона и отправляет электрические импульсы в мозг таракана. Так, двигая пальцем вправо и влево по экрану смартфона, человек может управлять движениями маленького киборга.
Роботизируют тараканов не ради избавления от скуки — проворные вредители в будущем могут заменить собак-спасателей. В 2021 году ученые Наньянского технологического университета провели эксперимент. На голову таракану прикрепили датчики тепла и специальные камеры, которые с помощью искусственного интеллекта анализировали пространство и, при обнаружении крупного объекта, сканировали его температуру. Если объект оказывался теплее 35 градусов, управляемое насекомое ползло в его сторону. Так таракан-киборг сможет проползти даже под самыми сложными завалами и обнаружить под ними человека.
Тараканы также помогли ученым Калифорнийского университета в создании сверхпрочного робота. Хитиновые пластинки их панциря при сжатии в 4 раза накладываются друг на друга, не давая задеть органы насекомого, поэтому оно не умирает при отчаянных попытках задавить его тапкой. Взяв технологию за основу, изобретатели сделали робота размером с почтовую марку, который выдерживает вес взрослого человека.
Муравьи-математики
Вы когда-нибудь задумывались, куда идут муравьи? Почему они никогда не сталкиваются и при необходимости помогают друг другу? На самом деле, муравьи умнее, чем мы привыкли о них думать, и имеют ряд правил, позволяющий так слаженно выполнять работу. Например, правило пропускать муравья с тяжелым грузом следует использовать в правилах дорожного движения и людям, так как крупногабаритный транспорт имеет меньшую маневренность на дороге.
Также маленькие трудяги часто работают сообща, чтобы унести большой предмет. При этом они объединяются в группы не более 15 муравьев и всегда имеют лидера, который ведет остальных. Такая кооперация насекомых легла в основу биометрического робота ученых Стэнфордского университета. 12-ти граммовый кроха способен перемещать вес, превышающий его собственный, в 2000 раз. Поэтому 6 робомуравьев могут утащить целый автомобиль.
Российские ученые Жанна Резникова и Борис Рябко выяснили, что муравьи отлично считают до семи и обобщают информацию. Для проведения эксперимента понадобилась длинная гребенка и муравьи, которые должны были передавать информацию о номере планочки с приманкой. На каждой 7-й, 14-й, 21-й ветвях были налиты капельки нектара. Муравей-разведчик проползал всю гребенку, после чего возвращался к остальной группе, сообщал им увиденное, и последующие муравьи сворачивали только на каждой седьмой ветви.
Продолжая исследования, группа американских ученых Ульмского университета обнаружила, что муравьи анализируют оптический поток (движение объектов или поверхностей в окружающей среде) — для ориентирования в пространстве. Они выяснили, что муравьи с заклеенными глазами не смогли найти дорогу домой, хотя эти насекомые знают точное количество шагов до муравейника. В 2019 году технологию у природы удалось «украсть» и сделать высокотехнологичного робота, способного ориентироваться в пространстве по Солнцу без GPS, а также оптимизировать маршрут «муравьиным методом» (насекомые оставляют феромонные следы на пути, по которым следуют их сородичи, выбирая наиболее короткие и эффективные маршруты).
Как пчелы, только хуже
Сегодня остро стоит проблема вымирания пчел, поэтому ученые всеми силами пытаются создать роботов-опылителей, но повторить уникальных насекомых пока получается плохо. В 2019 году компания FOCAS научилась внедрять в ульи маленькие-неподвижные модели, которые умеют имитировать запах, тепло и сигналы пчел. Такие роботы помогают узнать больше о жизни полосатых трудяг и создать их бионические копии.
Огромный прорыв совершили исследователи Гарварда, создав RoboBee — самого маленького летающего робота, который может махать крыльями 120 раз в секунду, управляться дистанционно, а некоторые его разновидности не боятся воды.
Фото: Noah T. Jafferis, E. Farrell Helbling, Harvard Microrobotics Laboratory
Однако даже с такими характеристиками сделать его искусственным опылителем — технически и экономически неосуществимое решение. Вероятно, пчелы самые уникальные особи в роботизированном мире.
Фото на обложке: unsplash.com
Еще почитать по теме
