Są małe, lekkie i mają wiele potencjalnych zastosowań. Przede wszystkim wszędzie tam, gdzie nie wciśnie się nikt inny. Zdalnie sterowane owady mogą odmienić wiele aspektów naszego życia, a naukowcy z Uniwersytetu w Connecticut właśnie nauczyli się kontrolować ich ruchy.
Prace nad możliwością sterowania ruchem małych owadów, takich jak chociażby karaluchy, trwają od lat. Główne problemy to integracja zminiaturyzowanego sprzętu komputerowego z biologiczną tkanką nerwową owada. Wyzwaniem jest także budowanie systemów robotycznych w tak małej skali.
Zdalnie sterowanymi owadami interesuje się amerykański Departament Obrony. Mogłyby też znaleźć zatrudnienie w zespołach ratowniczych przeszukujących na przykład strefę dotkniętą trzęsieniem ziemi, w poszukiwaniu żywych ludzi. Choć zapewne zastosowań znajdzie się więcej.
Naukowcy z Uniwersytetu w Connecticut opracowali neurokontroler w postaci malutkiego „plecaka”, który można przymocować do grzbietu owada. Układy scalone pełne różnego rodzaju sensorów, były już w innych badaniach mocowane do karaluchów, ale faktyczna kontrola nad owadami to zupełnie inna historia i na tym tle badania Uniwersytetu w Connecticut wyróżniają się.
Karaluchy nawigują za pomocą swoich czułków, aby określić, czy przed nimi znajduje się jakaś przeszkoda. A opracowany przez badaczy neurokontroler jest bezpośrednio połączony właśnie czułkami owada. Wysyłając niewielkie ładunki elektryczne, operatorzy mogą go oszukać. Owad uzna, że impuls elektryczny sygnalizuje przeszkodę i zmieni kierunek poruszania się.
Ładunek wysłany do prawego czułka sprawi, że karaluch przesunie się w lewo. I na odwrót. Impuls przesłany do lewego czułka spowoduje jego ruch w prawo.
Podobne systemy kontroli owadów już istnieją, ale to co czyni sterownik z Uniwersytetu w Connecticut unikalnym, jest stopień, w jakim operatorzy mogą stymulować owada za pomocą czterokanałowego mikroukładu. System dostarcza również informacje zwrotne w czasie rzeczywistym na temat reakcji nerwowo-mięśniowej owadów na bodźce. Ten poziom szczegółowości ułatwia monitorowanie i kontrolowanie ruchu.
Fot. Dutta Lab
– Wykorzystanie owadów jako platform dla małych robotów ma niewiarygodną liczbę przydatnych zastosowań, od akcji ratunkowych po obronę narodową – powiedział Abhishek Dutta, który opracował nerokontroler. – Wierzymy, że nasz mikroukład zapewnia bardziej wyrafinowany i niezawodny system sterowania, który przybliża nas do rzeczywistego wdrożenia tej technologii – dodał.
Kontroler śledzi prędkość, z jaką porusza się owad, kierunek oraz temperaturę otoczenia. Ta ostatnia jest niezwykle ważna. Testy wykazały, że temperatura otoczenia może mieć wpływ na to, jak funkcjonują niektóre owady.
Informacje zebrane przez mikroukład są przesyłane do operatora za pośrednictwem niewielkiej anteny Bluetooth zamontowanej na „plecaku” owada. Sygnał można łatwo wykryć zwykłym telefonem komórkowym. Gdy dane docierają do operatora, może on ekstrapolować trajektorię ruchu owada i odpowiednio dostosować do tego bodźcie elektryczne, kierując nim w pożądanym przez siebie kierunku.
„Plecaki” zostały przetestowane na karaczanach madagaskarskich. Interesującą rzeczą, na którą zwrócili uwagę naukowcy, było to, że intensywność ruchów owadów w odpowiedzi na sztuczną stymulację zmniejszyła się. Z czasem karaluchy słabiej reagowały na bodźce elektryczne. Autorzy kontrolera planują przeprowadzić dalsze badania w celu udoskonalenia systemu.
Źródło: University of Connecticut, fot. CC BY-SA 2.0/ Leslie Science & Nature Center/ Flickr
