Ερευνητές Συνδέουν το Αυτί Εντόμου με Ρομπότ

Σε μια απίστευτη εξέλιξη στη ρομποτική, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Τελ Αβίβ έχουν συνδέσει επιτυχώς το αυτί ενός νεκρού ακρίδα με ένα ρομπότ. Το ρομπότ ήταν σε θέση να λάβει τα ηλεκτρικά σήματα από το αυτί και να ανταποκριθεί, και οι ερευνητές επέδειξαν ότι αν χτυπήσουν τα χέρια τους μια φορά, το αυτί του ακρίδα ακούει τον ήχο, με αποτέλεσμα το ρομπότ να κινείται προς τα εμπρός. Αν οι ερευνητές χτυπήσουν τα χέρια τους δύο φορές, το ρομπότ κινείται προς τα πίσω.

Το έργο ηγήθηκε ο Idan Fishel, φοιτητής του προγράμματος совместного магίστρου υπό την εποπτεία του Δρ. Ben M. Maoz της Σχολής Μηχανικής και της Σχολής Νευροεπιστημών. Άλλοι που συμμετείχαν στη δουλειά περιλαμβάνουν τους Καθηγητές Yossi Yovel και Amir Ayali από τη Σχολή Ζωολογίας και τη Σχολή Νευροεπιστημών, καθώς και τον Δρ. Antonny Sheinin, Idan, Yoni Amit και Neta Shavil.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Sensors.

Ενσωμάτωση Βιολογικών Συστημάτων σε Τεχνολογικά Συστήματα

Η ομάδα άρχισε εξετάζοντας τα πλεονεκτήματα των βιολογικών συστημάτων και πώς μπορούν να ενσωματωθούν σε τεχνολογικά συστήματα. Επίσης, εξέτασαν πώς τα νεκρά αισθήματα των ακρίδων μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως αισθητήρες ρομπότ.

«Επιλέξαμε την αίσθηση της ακοής, επειδή μπορεί να συγκριθεί εύκολα με τις υπάρχουσες τεχνολογίες, σε αντίθεση με την αίσθηση της όσφρησης, όπου η πρόκληση είναι πολύ μεγαλύτερη», λέει ο Δρ. Maoz. «Ο στόχος μας ήταν να αντικαταστήσουμε το ηλεκτρονικό μικρόφωνο του ρομπότ με το αυτί ενός νεκρού εντόμου, να χρησιμοποιήσουμε την ικανότητα του αυτιού να ανιχνεύει τα ηλεκτρικά σήματα από το περιβάλλον, σε αυτή την περίπτωση δονήσεις στον αέρα, και, χρησιμοποιώντας ένα ειδικό chip, να μετατρέψουμε την είσοδο του εντόμου σε αυτή του ρομπότ».

Οι ερευνητές πρώτα κατασκεύασαν ένα ρομπότ που μπορούσε να ανταποκριθεί σε περιβαλλοντικά σήματα, ακολουθούμενο από την απομόνωση και χαρακτηρισμό ενός νεκρού αυτιού ακρίδας και διατήρησή του ζωντανού. Στο τελικό στάδιο της έρευνας, η ομάδα ήταν σε θέση να βρει έναν τρόπο να χρησιμοποιήσει τα σήματα που λαμβάνονται από το αυτί του εντόμου, ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν από το ρομπότ. Σύμφωνα με τους ερευνητές, το ρομπότ μπορούσε να «ακουστά» τους ήχους και στη συνέχεια να ανταποκριθεί ανάλογα.

«Το εργαστήριο του Καθηγητή Ayali έχει εκτενή εμπειρία στη δουλειά με ακρίδες, και έχουν αναπτύξει τις δεξιότητες να απομονώσουν και να χαρακτηρίσουν το αυτί», εξηγεί ο Δρ. Maoz. «Το εργαστήριο του Καθηγητή Yovel κατασκεύασε το ρομπότ και ανέπτυξε κώδικα που επιτρέπει στο ρομπότ να ανταποκριθεί σε ηλεκτρικά ακουστικά σήματα. Και το εργαστήριό μου έχει αναπτύξει một ειδική συσκευή — Ear-on-a-Chip — που επιτρέπει στο αυτί να παραμείνει ζωντανό καθ’ όλη τη διάρκεια του πειράματος, παρέχοντας οξυγόνο και τροφή στο όργανο, ενώ επιτρέπει τα ηλεκτρικά σήματα να λαμβάνονται από το αυτί του ακρίδα και να ενισχυθούν και να μεταδοθούν στο ρομπότ.

Περισσότερο Ευαίσθητο και Ενεργειακά Αποδοτικό

Σε πολλές περιπτώσεις, τα βιολογικά συστήματα είναι πολύ ανώτερα από τα τεχνολογικά συστήματα. Δεν είναι μόνο πιο ευαίσθητα, αλλά επίσης πιο ενεργειακά αποδοτικά.

«Γενικά, τα βιολογικά συστήματα έχουν einen τεράστιο πλεονέκτημα έναντι των τεχνολογικών συστημάτων — και σε όρους ευαισθησίας και σε όρους κατανάλωσης ενέργειας», συνεχίζει ο Δρ. Maoz. «Αυτή η πρωτοβουλία των ερευνητών του Πανεπιστημίου του Τελ Αβίβ ανοίγει την πόρτα σε αισθητηριακές ενσωματώσεις μεταξύ ρομπότ και εντόμων — και μπορεί να κάνει πολλές πιο δαπανηρές και περίπλοκες εξελίξεις στον τομέα της ρομποτικής περιττές».

«Πρέπει να κατανοηθεί ότι τα βιολογικά συστήματα δαπανούν αμελητέα ενέργεια σε σύγκριση με τα ηλεκτρονικά συστήματα. Είναι μικροσκοπικά, και επομένως επίσης εξαιρετικά οικονομικά και αποδοτικά. Για το σκοπό της σύγκρισης, ένας φορητός υπολογιστής καταναλώνει περίπου 100 watts την ώρα, ενώ ο ανθρώπινος εγκέφαλος καταναλώνει περίπου 20 watts την ημέρα», λέει ο Δρ. Maoz. «Η φύση είναι πολύ πιο προηγμένη από εμάς, οπότε πρέπει να τη χρησιμοποιήσουμε. Η αρχή που έχουμε αποδείξει μπορεί να χρησιμοποιηθεί και να εφαρμοστεί σε άλλες αισθήσεις, όπως η όσφρηση, η όραση και η αφή. Για παράδειγμα, κάποια ζώα έχουν εκπληκτικές ικανότητες να ανιχνεύουν εκρηκτικά ή ναρκωτικά· η δημιουργία ενός ρομπότ με βιολογική μύτη θα μπορούσε να μας βοηθήσει να διατηρήσουμε την ανθρώπινη ζωή και να αναγνωρίσουμε εγκληματίες με έναν τρόπο που δεν είναι δυνατός σήμερα. Κάποια ζώα ξέρουν πώς να ανιχνεύουν ασθένειες. Άλλα μπορούν να αισθανθούν σεισμούς. Ο ουρανός είναι ο ορίζοντας».

Πολλές εξελίξεις στον τομέα της ρομποτικής μπορούν να αποδοθούν στην έμπνευση από τη φύση. Αυτό είναι ιδιαίτερα αληθινό όταν πρόκειται για έντομα, τα οποία είναι συνεχώς αντικείμενο μελέτης από ερευνητές που προσπαθούν να αναπαράγουν τις αποδοτικότητές τους σε ρομποτικά συστήματα.