Тараканы-спасатели? Ученые превращают тараканов в киборгов для спасения людей
Исследователи из Университета Осаки и Университета Дипонегоро (Индонезия) представили миру не очередного громоздкого робота, а «живой» инструмент для работы в условиях, смертельно опасных для человека. Вместо того чтобы конструировать сложные микромеханизмы, ученые пошли по пути биологического симбиоза, превратив обычного таракана в управляемого киборга. Результаты, опубликованные в научном журнале, демонстрируют, что насекомое, оснащенное миниатюрной электроникой, способно решать задачи, которые ставят в тупик традиционную робототехнику: от поиска людей под завалами до инспекции узких трубопроводов и изучения морских глубин.
Эволюция против инженерии: почему таракан оказался эффективнее робота
Ведущий автор работы Мохаммад Ариянто прямо указывает на фундаментальную проблему современной микроэлектроники: создание полноценного автономного робота малых размеров требует преодоления колоссальных инженерных трудностей. Сложность крошечных механизмов, проблемы с энергоснабжением и балансировкой делают такие разработки дорогими и зачастую ненадежными.
«Мы решили пойти по пути наименьшего сопротивления, — поясняет Ариянто. — Вместо того чтобы изобретать велосипед, мы «одолжили» у природы идеально отлаженную платформу». Миллионы лет эволюции превратили таракана в машину для выживания: он невероятно быстр, способен протискиваться в щели шириной в миллиметры, адаптироваться к любой поверхности и ориентироваться в полной темноте. Задача ученых свелась к тому, чтобы «надстроить» над этим природным совершенством интерфейс управления.
Принцип «корректировки», а не подчинения
Ключевое отличие разработки от дистанционно управляемых «жучков» прошлого заключается в автономности. На спину насекомого крепятся миниатюрные датчики движения и препятствий, а также микросхема, способная подавать слабые электрические импульсы. Электроника не подавляет инстинкты таракана и не управляет каждым его шагом. Она лишь «корректирует» его поведение. Если насекомое упирается в препятствие, оно пытается обойти его естественным путем. Система вмешивается только в том случае, если собственные попытки таракана не увенчались успехом, подавая сигнал к смене направления. Такой подход радикально снижает энергопотребление и повышает живучесть системы в нестандартных ситуациях.
Испытания на полигоне: песок, камни и обломки
Для проверки эффективности ученые создали полосу препятствий, имитирующую реальные условия катастрофы: песчаный грунт, россыпи камней, деревянные обломки. Тараканы-киборги продемонстрировали «поразительную способность к адаптации», успешно достигая целевых точек в незнакомой и агрессивной среде.
«Я уверен, что наши киборги-насекомые могут выполнять задачи с меньшими затратами энергии и усилий, чем роботы, построенные исключительно на механических принципах», — заявляет старший автор исследования Кейсуке Моришима. Он подчеркивает, что гибридная система решает одну из главных проблем робототехники — восстановление равновесия после падения. Для механического робота это сложнейшая алгоритмическая задача, в то время как таракан делает это инстинктивно, за доли секунды.
Подобные биогибридные системы уже разрабатываются для поиска людей под завалами после землетрясений, где каждая минута на счету. Они способны проникать в полости, недоступные для собак-спасателей и зондов. Кроме того, их устойчивость к низкому содержанию кислорода и высокому давлению открывает дорогу для инспекции подводных трубопроводов и даже для изучения космических объектов, где создание полностью механического аналога было бы непомерно дорогим. Парадоксально, но именно эти шестиногие «киборги» могут получить доступ к хрупким объектам культурного наследия, требующим ювелирно-бережного обращения, куда вход человеку заказан из соображений сохранности.
