Οι cyborg κατσαρίδες έρχονται και θέλουν να μας βοηθήσουν
Επιμέλεια: Στέλιος Βασιλούδης
Με έμπνευση από τα έντομα, ρομποτικοί μηχανικοί δημιουργούν μηχανές που θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην αναζήτηση και τη διάσωση, να γονιμοποιήσουν φυτά και να οσφριστούν διαρροές αερίου. Φανταστείτε κατσαρίδες cyborg που βρίσκουν επιζώντες μετά από σεισμούς. Μια ρομποτική μύγα που μυρίζει διαρροές αερίου. Ιπτάμενα φωτεινά έντομα που γονιμοποιούν αγροκτήματα στο διάστημα. Αυτές δεν είναι απλώς αστείες ιδέες, αλλά γίνονται, σιγά σιγά, πραγματικότητα.
Ρομποτικοί μηχανικοί ψάχνουν τον κόσμο των εντόμων για έμπνευση. Μερικοί προσδένουν αισθητήρες που εκτυπωθηκαν με τεχνική 3D, σε ζωντανές κατσαρίδες(που σφυρίζουν) της Μαδαγασκάρης, ενώ άλλοι δημιουργούν πλήρως ρομποτικά έντομα εμπνευσμένα από τους τρόπους με τους οποίους πετούν, τα πραγματικα. Τα βαριά ρομπότ είναι περιορισμένα στο τι μπορούν να κάνουν. Η κατασκευή μικρότερων και πιο ευέλικτων, που μιμούνται τον τρόπο με τον οποίο κινούνται και δρουν τα έντομα, θα μπορούσε να επεκτείνει κατά πολύ τις δυνατότητες τους.
«Αν δούμε τις λειτουργίες των εντόμων που δεν μπορούν να κάνουν τα ζώα», λεει ο Kevin Chen, επίκουρος καθηγητής ηλεκτρολόγων μηχανικών στο MIT, «αυτό μας εμπνέει να σκεφτούμε τι μπορούν να κάνουν τα μικρότερα ρομπότ σε κλίμακα εντόμων, που δεν μπορούν να κανουν τα μεγαλύτερα, πιο δυσκίνητα μοντέλα».
Οι περισσότερες από τις εξελίξεις βρίσκονται στη φάση της έρευνας, απέχοντας χρόνια από την διάθεση τους στο εμπόριο. Παρουσιάζουν όμως δελεαστικές λύσεις για μια σειρά βιομηχανιών, όπως η ενεργεια, η γεωργια και η αντιμετώπιση καταστάσεων έκτακτης ανάγκης. Υπάρχουν ορισμένοι λόγοι για τους οποιους η έρευνα έχει επιταχυνθεί, λένε οι ειδικοί. Οι ηλεκτρονικοί αισθητήρες γίνονται μικρότεροι και καλύτεροι, κυρίως λόγω της έρευνας για smart συσκευές, όπως τα ρολόγια και τα κινητά. Οι τεχνικές κατασκευής έχουν προχωρήσει, καθιστώντας ευκολότερη την κατασκευή μικροσκοπικών εξαρτημάτων. Η τεχνολογία και η διάρκεια μικρής μπαταρίας βελτιώνεται επίσης.
Όμως παραμένουν αρκετές προκλήσεις. Τα μικροσκοπικά ρομπότ δεν μπορούν να αντιγράψουν τον φόρτο εργασίας ενός μεγαλύτερου ρομπότ. Αν και οι μπαταρίες βελτιώνονται, θα πρέπει να γίνουν μικρότερες και πιο ισχυρές. Τα μικροσκοπικά μέρη που μετατρέπουν την ενέργεια σε ρομποτική κίνηση - που ονομάζονται ενεργοποιητές - πρέπει να γίνουν πιο αποτελεσματικά. Οι αισθητήρες πρέπει να είναι ακόμη ελαφρύτεροι.
«Ξεκινάμε εξετάζοντας το πώς τα έντομα λύνουν αυτά τα προβλήματα και σημειώνουμε μεγάλη πρόοδο», λεει ο Sawyer B. Fuller, επίκουρος καθηγητής που διευθύνει το Αυτόνομο Εργαστήριο Ρομποτικής Εντόμων στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον. «Αλλά υπάρχουν πολλά πράγματα που δεν έχουμε καταφέρει ακόμη», συμπληρώνει.
Ένα μεγάλο μέρος της έρευνας σε ρομπότ εντόμων μπορεί να χωριστεί σε μερικούς τομείς, λένε οι ερευνητές. Κάποιοι επιστήμονες κατασκευάζουν ένα ολόκληρο ρομπότ που να μιμείται την κίνηση και το μέγεθος πραγματικών εντόμων, όπως οι μέλισσες και οι πυγολαμπίδες. Άλλοι βάζουν ηλεκτρονικά συστήματα πάνω σε ζωντανά έντομα και τα ελέγχουν, δημιουργώντας ουσιαστικά cyborg (όντα που έχουν και οργανικά και μηχανικά μέρη). Κάποιοι άλλοι πειραματίζονται με ένα υβρίδιο - συνδέοντας μέρη ενός ζωντανού εντόμου, όπως η κεραία του, με ένα μηχανικό ρομπότ.
Οι ρομποτικοί μηχανικοί άρχισαν να εξετάζουν τα έντομα για έμπνευση πριν από περίπου 10 με 15 χρόνια. Εκείνη την εποχή, λίγα ερευνητικά εργαστήρια τα μελετούσαν. «Πριν από δέκα χρόνια, ειλικρινά πιστεύω ότι αυτη η τεχνολογία ακουγόταν περισσότερο σαν επιστημονική φαντασία», λεει ο Chen. Όμως με τα χρόνια, περισσότεροι ερευνητές έχουν μπει στον τομέα, κυρίως επειδή η τεχνολογία προχωρά. Μεγάλο μέρος της δραστηριότητας έχει οδηγηθεί από τις εξελίξεις στις ίνες άνθρακα και τα λέιζερ, τα οποία μπορούν να κάνουν «πολύ ωραία χαρακτηριστικά και πολύπλοκες δομές» σε μικρή κλίμακα, προσθέτει ο Chen.
Οι ηλεκτρονικοί αισθητήρες έχουν επίσης βελτιωθεί, σε μεγάλο βαθμό επειδή οι smart συσκευές έχουν ωθήσει την έρευνα για την κατασκευή μικρότερων ηλεκτρονικών εξαρτημάτων. «Αν εξετάσει κανείς ενα smart phone, διαπιστώνει ότι υπάρχουν τόσοι πολλοί αισθητήρες μέσα σε αυτό», συνεχίζει ο Chen. «Μπορεί κανείς πραγματικά να αξιοποιήσει πολλούς από αυτούς τους αισθητήρες ή να τους τοποθετήσει σε ρομπότ μικροκλίμακας», καταλήγει.
Ο Kenjiro Fukuda, ερευνητής στο εργαστήριο συσκευών Riken Thin-Film Device Laboratory της Ιαπωνίας, ηγείται μιας ομάδας που τοποθετεί 3D-εκτυπωμένους αισθητήρες σε ζωντανές κατσαρίδες της Μαδαγασκάρης (που σφυρίζουν). Οι αισθητήρες λειτουργούν σαν ένα μικροσκοπικό σακίδιο που περιέχει ηλιακούς συλλέκτες για τροφοδοσία. Διαθέτει αισθητήρα Bluetooth για τηλεχειρισμό και εξειδικευμένους υπολογιστές που συνδέονται με το τοίχωμα της κοιλιάς της κατσαρίδας και στέλνουν πολύ ασθενή ηλεκτροσόκ για να την κατευθύνουν δεξιά ή αριστερά.
Ο Fukuda οραματίζεται αυτές τις cyborg κατσαρίδες να βοηθούν σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης, όπως ένας σεισμός. «Οι επιζώντες μπορεί να βρίσκονται στα ερείπια και είναι δύσκολο να εντοπιστούν με το γυμνό μάτι», λεει. Οι κατσαρίδες θα μπορούσαν να ελεγχθούν με τηλεχειρισμό και να απελευθερωθούν στα ερείπια με αισθητήρες διοξειδίου του άνθρακα και κάμερες στην πλάτη τους, βοηθώντας στην ανεύρεση ανθρώπων που χρειάζονται βοήθεια.
«Οι άνθρωποι δεν μπορούν, συνήθως να χωρέσουν κάτω από τα ερείπια», προσθετει ο Fukuda. «Μικρά έντομα ή μικρά ρομπότ μπορούν». Ο ιδιος φρονεί, ότι θα μπορούσε να εφαρμόσει αυτήν την προσέγγιση σε άλλα έντομα με μεγάλα κελύφη, όπως σκαθάρια και τζιτζίκια. Ωστόσο νομίζει, ότι πρέπει πρώτα να γίνουν πολλές βελτιώσεις στον σχεδιασμό των μπαταριών και στο πόση ενέργεια καταναλώνουν τα εξαρτήματα, προτού αυτή η λύση εφαρμοστεί στην πραγματική ζωή.
Όταν πρόκειται για έντομα cyborg, δεν είναι όλοι ενθουσιασμένοι. Ο Jeff Sebo, καθηγητής βιοηθικής των ζώων στο Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης, δηλώνει ότι ανησυχεί για το πώς τα ζωντανά έντομα μπορεί να αισθάνονται όταν ελέγχονται από τον άνθρωπο, ενώ φέρουν βαριά εξαρτηματα. «Δεν είναι σαφές αν, σαν συνέπεια αυτου, αισθάνονται πόνο ή αγωνία», λεει, «αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι οι άνθρωποι πρέπει να το αγνοήσουν», συνεχίζει.
«Δεν δίνουμε προσοχή ούτε καν στα λόγια για την ευημερία ή τα δικαιώματά τους», προσθέτει. «Δεν συζητούμε καν την περίπτωση να θεσπίσουμε νόμους ή πολιτικές ή επιτροπές δεοντολογίας, ώστε να μπορούμε με μισή καρδιά να προσπαθήσουμε να μειώσουμε τις βλάβες που τους επιβάλλουμε», καταλήγει.
Ο Chen δημιουργεί ιπτάμενα ρομπότ - πυγολαμπίδες. Πρόκειται για πλήρως ρομποτικές μηχανές που μιμούνται τους τρόπους με τους οποίους κινούνται, επικοινωνούν και πετούν οι πυγολαμπίδες Εμπνευσμένη από τον τρόπο που αυτες χρησιμοποιούν την ηλεκτροφωταύγεια για να λάμπουν και να επικοινωνούν στην πραγματική ζωή, η ομάδα του Chen κατασκεύασε μαλακούς τεχνητούς μύες για πέταγμα που ελέγχουν τα φτερά του ρομπότ και εκπέμπουν έγχρωμο φως κατά τη διάρκεια της πτήσης.
«Αυτό θα μπορούσε να επιτρέψει σε ένα σμήνος από αυτά τα ρομπότ να επικοινωνούν μεταξύ τους», λεει ο Chen, και προσθέτει ότι «θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την επικονίαση των καλλιεργειών σε κάθετες φάρμες ή ακόμα και στο διάστημα». «Αν θέλουμε να καλλιεργήσουμε καλλιέργειες στο διάστημα, χρειαζόμαστε επικονίαση», συνεχίζει. «Σε αυτό το σενάριο, ένα ιπτάμενο ρομπότ θα ήταν πολύ, πολύ πιο κατάλληλο από το να στείλει κανείς μέλισσες», καταλήγει.
Ο Fuller, από το Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον, κοιτάζει τα έντομα όταν δημιουργεί μικροσκοπικά ρομπότ επειδή είναι πολύ καλύτερο από το να βασίζεται στη φαντασία του. «Βλέπεις έντομα να κάνουν τρελά πράγματα που δεν θα μπορούσες ποτέ να κάνεις σε ανθρώπινη κλίμακα», λέει. «Απλώς κοιτάμε πώς το κάνουν τα έντομα και μαθαίνουμε», προσθέτει ο ίδιος.
Η ομάδα του Fuller εργάζεται για την κατασκευή μιας ρομποτικής μύγας. Παρόμοια με τις κατσαρίδες cyborg, οι μύγες θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε αποστολές έρευνας και διάσωσης. Θα μπορούσαν επίσης να εξαπολυθούν για να πετάξουν και να αναζητήσουν διαρροές χημικών στον αέρα ή από ρωγμές σε υποδομές σωληνώσεων. «Ανοίγεις μια βαλίτσα και αυτές οι μικρές ρομποτικές μύγες πετούν τριγύρω», λεει. «Τότε, μόλις μάθει κανείς πού είναι η διαρροή, μπορεί να την επιδιορθώσει».
Ο Fuller παντως αναγνωρίζει ότι υπάρχει πολύς δρόμος για να το καταφέρουν τα ρομπότ του. Θα είναι δύσκολο να σμικροποιήσει κανείς όλους τους αισθητήρες, τις μπαταρίες και τα εξαρτήματα που χρειάζονται για να κινούνται τα ρομπότ και να στέλνουν δεδομένα πίσω στις ομάδες παρακολουθησης. Η κατασκευή μπαταριών που είναι αρκετά μικρές αλλά τόσο ισχυρές ώστε να παρέχουν ενέργεια που απαιτείται για ρομποτικές λειτουργίες είναι μια τρομακτική πρόκληση. Για τη σταθεροποίηση ρομπότ που να μπορούν να χτυπήσουν τα φτερά τους και να πετάξουν αλλά και να φέρουν αισθητήρες θα χρειαστεί περισσότερη σχεδιαστική έρευνα.
Παρά τις δυσκολίες, σύμφωνα με τον Fuller, οι επιστήμονες εργάζονται επίσης για να πάρουν μέρη ενός ζωντανού εντόμου, όπως κεραίες σκώρων, και να τα συνδέσουν σε ένα ρομπότ που μια μέρα θα μπορούσε να διαβάσει δεδομένα μέσω αυτων των κεραιών. «Αυτή η υβριδική μέθοδος θα μπορούσε να είναι ευχάριστη ενασχόληση για τους ερευνητές ρομπότ εντόμων», προσθέτει. «Νομίζω ότι αυτός είναι ο δρόμος που πρέπει να ακολουθήσουμε», καταλήγει ο Fuller. «Παίρνουμε κομμάτια από τη βιολογία που λειτουργεί πραγματικά καλά και κάνουμε τα υπόλοιπα ρομποτικά».
Πηγη: The Washington Post
Δεν υπάρχουν σχόλια