Skip to content

Hmyzí kyborgové: Záchranáři i špioni budoucnosti!

Zástupci hmyzí říše tvoří zhruba 75 % veškerého života na Zemi a inženýrům na poli robotiky jsou inspirací už dlouhá léta. Snaha přeměnit tyto zdánlivě jednoduché organismy v poslušné a ovladatelné biologické stroje trvá přinejmenším dvě poslední dekády. Využití mohou mít broučí roboti různé – od záchranářských akcí po špionážní mouchy jako z filmů Jamese Bonda.

Důvodů, proč jsou právě brouci vynikajícími pokusnými a výzkumnými objekty pro rozvoj kybernetiky je hned několik a není pravdou, že by byli upřednostňováni jen kvůli své jednoduché anatomii. Komplexitou organismu se podle biologa Roye Ritzmanna z univerzity Case Western v americkém Clevelandu přinejmenším vyrovnají vyšším živočichům: „Myslet si o stavbě broučího těla, že je jednoduchá, by bylo chybou. Rozhodně není pravda, že hmyz bereme jako prosté samohybné organismy, na kterých se cvičíme, než přikročíme ke zvířatům.“

1
Brouček s mikroprocesorem, dokonalý společník do každé rodiny.

Broučí samohyb

Přední výhoda brouků spočívá v jejich otevřené oběhové soustavě, postrádající natlakované cévy, díky které se z následků operací zotavují velice rychle. Jejich pohybové a navigační systémy navíc skýtají vědcům při vytváření hmyzích kyborgů značnou výhodu. Pokud například šváb opatřený kontrolními implantáty narazí na překážku, není nutné, aby se ji zdlouhavě učil vyhodnocovat a překonávat na základě stovek počítačových výpočtů a algoritmů. Ovládací systém se prostě v jistém smyslu uvolní a brouk ji překoná sám.

2
O napájení přístroje se stará sám oběhový systém brouka.

Živé baterie

Hmyz je jak známo schopen přepravovat značná břemena. Mravenci kupříklad podle poslední studie vědců ze Státní univerzity v Ohiu dokáží unést až 5000krát tolik, co sami váží. V případě robotiky se však počítá každý miligram a nošení objemné baterie k napájení elektroniky nadbytečné váze pochopitelně přidává. Jedním z řešení je proměna brouků samotných v malé biomechanické baterie za využití jejich vlastního metabolismu. Při štěpení cukrů vznikají například v těle švábů coby vedlejší produkt elektrony, které se vědci snaží usměrnit k napájení implantovaného zařízení. Proud je to sice zhruba desetmilionkrát slabší, než by bylo potřeba k rozsvícení 100 wattové žárovky, ale použité přístroje jsou rovněž mikroskopické povahy, takže nejde o nijak závratnou propast.

Hirotaka Sato holding a flower beetle fitted with a micro-electro-mechanical system.
Tým Hirotaky Sata plánuje ovládat každý broučí krok. Doslova.

Pohyb na povel

Dřívější pokusy vědců o vytvoření poslušných broučích robotů se zaměřovaly především na kontrolu jejich pohybu prostřednictvím elektrické stimulace mozků či antének. Tyto způsoby zapojení se však ukazují jako nepříliš spolehlivé. Ačkoliv vědci dokáží přimět pokusný hmyz k letu, kontrolu nad rychlostí a způsobem pohybu se jim udržet nepodaří. V nové studii se proto pokoušejí o jiný přístup. Namísto mozkovem se Hirotaka Sato a další mechaničtí inženýři z Nanyagské technické univerzity v Singapuru tentokrát soustředí přímo na svalstvo broučích končetin. Pomocí osmi separátních konexí dokáží ovládat přední nožičku afrického brouka druhu Mecynorrhina torquata co do polohy i natažení. Jakmile se jim podaří aplikovat celý postup na všechny končetiny najednou, půjde podle nich simulovat přirozený pohyb a první „hmyzí kyborg“ bude na světě.

4
Na taktické využití si budou broučí roboti muset ještě pár let počkat…

Špioni a letadla

Podrobné studium a pochopení mechaniky broučího těla otevírá dveře celé paletě využití malých pomocníků. Agentura DARPA amerického ministerstva obrany se už nyní zaobírá napodobením hmyzího vertikálního vzletu a přistání pro novou řadu létajících strojů, stejně jako vývojem potenciálních broučích špionů nesoucích titěrné bezdrátové kamery. Díky své nebývalé schopnosti překonávat překážky by kontrolovaní hmyzí roboti našli své uplatnění i při prohlížení sutin a pátrání po zasypaných obětech. Takový přelom nás však ještě čeká.

Foto: infintespider.com, wired.com, wikia.org, wikipedia.org
Právě v prodeji
Sdílej!
Komentáře
Další články z rubriky Věda a technika Zobrazit více …