Говорят, что автономные транспортные средства безопаснее водителей-людей, но доверитесь ли вы грибу за рулем? Новый вид «биогибридного» робота движется в ответ на сигналы нервной системы грибка.
Несколько десятилетий человеческой инженерии не могут конкурировать с миллиардами лет эволюции, поэтому вместо того, чтобы изобретать велосипед, часто лучше просто включить природные версии вещей в синтетические системы. Вот почему у нас есть роботы со сверхчувствительными ушами саранчи, роботы-рыбы, которые плавают благодаря сокращению клеток человеческого сердца, и роботы, которые ползают, используя мышцы морского слизняка. В конечном счете, этот метод может привести к созданию более отзывчивых роботов.
Теперь ученые из Корнеллского университета разработали нового биогибридного робота, который использует компоненты из-за пределов животного мира: грибы. Эти организмы чувствуют и общаются с помощью электрических сигналов, посылаемых через их мицелий, корневую систему. Поэтому команда вырастила мицелий непосредственно в электронике робота, используя эти естественные сигналы для управления машиной.
Исследователи создали электрический интерфейс, который точно регистрирует электрофизиологическую активность мицелия, обрабатывает ее и преобразует в цифровой сигнал, который может понять робот. При отправке на приводы робот движется в ответ на грибок, который сам посылает сигналы в ответ на изменения окружающей среды, такие как свет.
Команда построила две версии этих биогибридных роботов. Один из них представляет собой относительно простой на вид колесный блок, а другой имеет форму паука с мягкими ногами. В обоих случаях чашка Петри с грибком находится сверху, где он может реагировать на свет и другие стимулы, прежде чем посылать сигналы ногам или колесам, чтобы начать движение.
Оба типа роботов затем были подвергнуты трем экспериментам. Во-первых, роботы двигались на основе естественных непрерывных всплесков сигналов от мицелия. Во втором эксперименте ученые освещали грибок ультрафиолетовым светом, что заставляло его менять способ движения. И, наконец, команда смогла продемонстрировать, что они могут полностью переопределить сигнал грибка, если им нужно было вручную управлять роботом.
Хотя свет был единственным прямым стимулом, протестированным до сих пор, команда говорит, что будущие версии могут включать несколько входов, таких как химические сигнатуры. Идея заключается в том, что живые системы по своей природе отлично реагируют на несколько входов, таких как свет, тепло и давление, тогда как синтетическим версиям понадобятся отдельные специализированные датчики для каждого из них.
«Эта статья является первой из многих, в которых будет использоваться царство грибов для обеспечения датчиков окружающей среды и командных сигналов роботам для повышения уровня их автономности», — сказал Роб Шепард, старший автор исследования. «Потенциал будущих роботов может заключаться в том, чтобы определять химию почвы в пропашных культурах и решать, когда добавлять больше удобрений, например, смягчая нисходящие эффекты сельского хозяйства, такие как вредоносное цветение водорослей».
Исследование было опубликовано в журнале Science Robotics. Робота-паука можно увидеть в действии на видео ниже.
Биогибридные роботы, управляемые грибками
