Ученые превратили тараканов в киборгов, наделив их способностями для спасательных операций

Плоское тело тараканов позволяет им пробираться в места, недоступные для человека, при этом не оставляя следов. Они практически всеядны и обладают высокой устойчивостью к различным условиям. Эти качества делают их идеальными помощниками для спасательных операций, а также в ряде других применений, таких как слежка.

Идея заключается в том, чтобы объединить преимущества как природной анатомии таракана, которая была отлажена в течение миллионов лет эволюции для перемещения в ограниченных пространствах и сложных условиях, так и современных технологий, позволяющих контролировать его движение к заданной цели с помощью электронных сигналов, передаваемых из высокотехнологичного рюкзака.

«Создать функционального робота небольшого размера — это непростая задача, и мы решили упростить процесс, минимизировав сложность, — говорит ведущий автор исследования Мочаммад Арианто, механический инженер из Университета Дипонегоро. — Просто прикрепив электронные устройства к насекомым, мы можем избежать тонкостей инженерии робототехники и сосредоточиться на достижении наших целей».

Даже самые продвинутые роботы все еще недостаточно хорошо работают, когда речь идет о движении. Существует множество нюансов в движении животных, которые роботы пока не смогли воспроизвести.

Это особенно заметно, когда дело доходит до вертикальной навигации. Многие роботы могут столкнуться с трудностями при преодолении обычной лестницы. В отличие от них, таракан может легко взбираться по стенам, передвигаться по периметру, проходить через трубы и даже справляться с низкими уровнями кислорода.

Вместо того, чтобы начинать с нуля, команда решила проверить, смогут ли тараканы Madagascar hissing cockroaches быть оснащены датчиками, способными обнаруживать движение, препятствия, влажность, температуру и другие данные. Также ученые планируют имплантировать электроды на антеннах и теле насекомого для управления его движением.

Система называется «системой навигации на основе биогибридного поведения» (BIOBBN), она основана на программировании с целью достижения заданного местоположения с избеганием препятствий по пути. BIOBBN включает два алгоритма навигации: один для простых условий, а другой — для более сложных ситуаций.

Авторы отмечают, что первая навигационная система могла использовать более громоздкий и тяжелый электронный рюкзак, в то время как для второй требовалась более компактная и легкая версия, способная эффективно справляться с трудной навигацией по сложности местности.

Исследователи проводили тестирование «биохакнутых» тараканов в зоне с множеством препятствий, заполненной песком, камнями и древесиной. Навигационные команды использовались только иногда, чтобы помочь киборгу достичь своей цели. В остальном же тараканам позволялось самостоятельно прокладывать путь, избегать или преодолевать препятствия и восстанавливать равновесие в сложных ситуациях.

Как подчеркивают авторы, данный алгоритм использовал естественное поведение тараканов, например, следование вдоль стен для передвижения вокруг препятствий. Более сложная вторая задача требовала больше времени на навигацию из-за увеличения количества обходов препятствий и естественного поведения при лазании.

Исследователи предполагают, что кибер-насекомые могут оказаться полезными для изучения опасных завалов после войн и стихийных бедствий, а также для поиска выживших и спасателей, находящихся в критических ситуациях. Они способны собирать данные о труднодоступных местах, таких как узкие проходы в разрушенных зданиях, глубокие подземные тоннели и уязвимые объекты культурного наследия.

Кейсуке Морисима, инженер в области wet-робототехники из Университета Осаки, утверждает, что киборг-насекомые могут выполнять задачи с меньшими затратами энергии и усилий по сравнению с чисто механическими роботами.

Он также подчеркивает, что автономная биогибридная навигационная система решает проблемы, которые традиционно возникали у роботов, например, восстановление после падения. Это именно то, что требуется для выхода из лабораторных условий к реальным ситуациям, например, в дикой природе.

Ранее группа исследователей представила новый подход, позволяющий углубить понимание сознания животных. Это может дать новое представление о сходствах и различиях между живыми организмами.