Výzkumníci propojili Locust Ear s robotem

V neuvěřitelném vývoji robotiky se vědcům z Tel Avivské univerzity podařilo propojit ucho mrtvé kobylky s robotem. Robot byl schopen přijímat elektrické signály ucha a reagovat a výzkumníci prokázali, že pokud jednou zatleskají, ucho kobylky slyší zvuk, což vede k pohybu robota vpřed. Pokud výzkumníci dvakrát zatleskají, robot se pohne dozadu.

Projekt vedl Idan Fishel, společný magisterský student pod dohledem Dr. Bena M. Maoze z Fakulty inženýrství Iby a Aladara Fleischmana a School of Neuroscience. Mezi další jména zapojená do práce patří profesoři Yossi Yovel a Amir Ayali ze School of Zoology a Sagol School of Neuroscience, stejně jako Dr. Antonny Sheinin, Idan, Yoni Amit a Neta Shavil.

Výzkum byl publikován v časopise Senzory.

Integrace biologických systémů do technologických systémů

Tým nejprve začal zkoumáním výhod biologických systémů a toho, jak by mohly být integrovány do technologických systémů. Podívali se také na to, jak lze smysly mrtvých kobylek použít jako senzory robotů.

„Zvolili jsme sluch, protože jej lze snadno srovnat se stávajícími technologiemi, na rozdíl například od čichu, kde je výzva mnohem větší,“ říká Dr. Maoz. „Naším úkolem bylo nahradit elektronický mikrofon robota uchem mrtvého hmyzu, využít schopnosti ucha detekovat elektrické signály z okolí, v tomto případě vibrace ve vzduchu, a pomocí speciálního čipu převést vstup hmyzu na robota."

Vědci nejprve zkonstruovali robota, který by mohl reagovat na signály prostředí, poté izolovali a charakterizovali ucho mrtvého sarančete a udrželi ho naživu. V závěrečné fázi výzkumu se týmu podařilo vymyslet způsob, jak využít signály přijímané uchem hmyzu, aby je mohl využít robot. Podle výzkumníků mohl robot „slyšet“ zvuky a následně podle nich reagovat. 

„Prof. Laboratoř Ayali má rozsáhlé zkušenosti s prací se sarančaty a vyvinula dovednosti k izolaci a charakterizaci ucha,“ vysvětluje doktor Maoz. „Prof. Laboratoř Yovel postavila robota a vyvinula kód, který umožňuje robotovi reagovat na elektrické zvukové signály. A moje laboratoř vyvinula speciální zařízení — Ear-on-a-Chip —, které umožňuje udržet ucho naživu po celou dobu experimentu tím, že dodává orgánu kyslík a potravu, a zároveň umožňuje, aby z ucha kobylky byly vyvedeny elektrické signály. a zesílen a přenesen do robota.

Citlivější a energeticky účinnější

V mnoha ohledech jsou biologické systémy mnohem lepší než technologické systémy. Jsou nejen citlivější, ale také energeticky účinnější. 

„Obecně mají biologické systémy obrovskou výhodu oproti technologickým systémům – jak z hlediska citlivosti, tak z hlediska spotřeby energie,“ pokračuje Dr. Maoz. „Tato iniciativa výzkumníků z Tel Avivské univerzity otevírá dveře k senzorickým integracím mezi roboty a hmyzem – a může způsobit, že mnohem těžkopádnější a nákladnější vývoj v oblasti robotiky bude nadbytečný.“

„Je třeba si uvědomit, že biologické systémy vynakládají zanedbatelnou energii ve srovnání s elektronickými systémy. Jsou miniaturní, a proto také mimořádně hospodárné a účinné. Pro srovnání, notebook spotřebuje asi 100 wattů za hodinu, zatímco lidský mozek asi 20 wattů denně,“ říká Dr. Maoz. „Příroda je mnohem vyspělejší než my, takže bychom ji měli využívat. Princip, který jsme předvedli, lze použít a aplikovat na další smysly, jako je čich, zrak a hmat. Některá zvířata mají například úžasné schopnosti odhalovat výbušniny nebo drogy; vytvoření robota s biologickým nosem by nám mohlo pomoci zachovat lidský život a identifikovat zločince způsobem, který dnes není možný. Některá zvířata vědí, jak rozpoznat nemoci. Jiní mohou cítit zemětřesení. Obloha je limit."

Mnoho pokroků v oblasti robotiky lze přičíst inspiraci přírodou. To platí zejména, pokud jde o hmyz, který je neustále přitahován výzkumníky, kteří se snaží obnovit jejich efektivitu mezi robotickými systémy.