Forskere forbinder lokustøres organer med en robot

I et bemærkelsesværdigt gennembrud inden for robotteknologi har forskere ved Tel Aviv Universitet succesfuldt forbundet et dødt lokusts øre med en robot. Robotterne kunne modtage ørets elektriske signaler og reagere herefter, og forskerne demonstrerede, at hvis de klapper en gang, hører lokustøret lyden, hvorefter robotterne bevæger sig fremad. Hvis forskerne klapper to gange, bevæger robotterne sig bagud.

Projektet blev ledet af Idan Fishel, en fælles kandidatstuderende under vejledning af Dr. Ben M. Maoz fra Iby og Aladar Fleischman Fakultet for Ingeniørvidenskab og Skolen for Neurovidenskab. Andre navne, der er involveret i arbejdet, omfatter professorerne Yossi Yovel og Amir Ayali fra Skolen for Zoologi og Sagol Skolen for Neurovidenskab, samt Dr. Antonny Sheinin, Idan, Yoni Amit og Neta Shavil.

Forskningen blev offentliggjort i tidsskriftet Sensors.

Integrering af biologiske systemer i teknologiske systemer

Holdet startede med at undersøge fordelene ved biologiske systemer og hvordan de kunne integreres i teknologiske systemer. De undersøgte også, hvordan døde lokusters sanser kunne bruges som robot-sensorer.

“Vi valgte høresansen, fordi den kan sammenlignes med eksisterende teknologier, i modsætning til lugtesansen, hvor udfordringen er meget større,” siger Dr. Maoz. “Vores opgave var at erstatte robotternes elektroniske mikrofon med et dødt insekts øre, bruge ørets evne til at registrere de elektriske signaler fra omgivelserne, i dette tilfælde vibrationer i luften, og ved hjælp af en særlig chip omforme insektindgangen til robotternes indgang.”

Forskerne konstruerede først en robot, der kunne reagere på miljøsignaler, efterfulgt af at isolere og karakterisere et dødt lokusts øre og holde det i live. I den endelige fase af forskningen kunne holdet udvikle en metode til at udnytte signalerne, som insektøret modtog, så de kunne bruges af robotterne. Ifølge forskerne kunne robotterne “høre” lydene og derefter reagere herefter.

“Prof. Ayalis laboratorium har omfattende erfaring med at arbejde med lokuster, og de har udviklet færdighederne til at isolere og karakterisere øret,” forklarer Dr. Maoz. “Prof. Yovels laboratorium byggede robotterne og udviklede koden, der gjorde det muligt for robotterne at reagere på elektriske audiosignaler. Og mit laboratorium har udviklet en særlig enhed – Ear-on-a-Chip – der tillader øret at blive holdt i live under eksperimentet ved at forsyne det med ilt og føde, mens det tillader de elektriske signaler at blive taget ud af lokustøret og forstærket og transmitteret til robotterne.

Mere følsomme og energibesparende

På mange måder er biologiske systemer langt overlegne teknologiske systemer. De er ikke kun mere følsomme, men de er også mere energibesparende.

“Generelt har biologiske systemer en enorm fordel over teknologiske systemer – både i terms of følsomhed og i terms of energiforbrug,” fortsætter Dr. Maoz. “Dette initiativ fra Tel Aviv Universitets forskere åbner døren til sensorintegration mellem robotter og insekter – og kan gøre mange mere besværlige og dyre udviklinger på robotområdet overflødige.”

“Det skal forstås, at biologiske systemer forbruger næsten ingen energi i forhold til elektroniske systemer. De er miniature, og derfor også ekstremt økonomiske og effektive. For at sammenligne, forbruger en bærbar computer omkring 100 watt i timen, mens det menneskelige hjerte forbruger omkring 20 watt om dagen,” siger Dr. Maoz. “Naturen er langt mere avanceret end os, så vi skal bruge den. Principperne, vi har demonstreret, kan bruges og anvendes på andre sanser, såsom lugt, syn og berøring. For eksempel har nogle dyr fantastiske evner til at registrere eksplosiver eller stoffer; skabelsen af en robot med et biologisk næse kan hjælpe os med at bevare menneskeliv og identificere kriminelle på en måde, der ikke er mulig i dag. Nogle dyr kan registrere sygdomme. Andre kan registrere jordskælv. Himlen er grænsen.”

Mange fremskridt inden for robotteknologi kan tilskrives inspiration fra naturen. Dette er især sandt, når det kommer til insekter, som konstant er blevet brugt af forskere, der prøver at genskabe deres effektivitet blandt robot-systemer.