Tutkijat liittävät heinäsirkkakorvan robottiin

Robotiikassa tapahtuneessa uskomattomassa kehityksessä Tel Avivin yliopiston tutkijat ovat onnistuneet liittämään kuolleen heinäsirkkakorvan robottiin. Robotti pystyi vastaanottamaan korvan sähköisiä signaaleja ja reagoimaan niihin, ja tutkijat osoittivat, että kun he taputtavat kerran, heinäsirkkakorva kuulee äänen, jolloin robotti liikkuu eteenpäin. Kun tutkijat taputtavat kahdesti, robotti liikkuu taaksepäin.

Projektin johti Idan Fishel, joka on yhteinen maisteriopiskelija, jota valvoo tohtori Ben M. Maoz Iby ja Aladar Fleischmanin insinööritieteellisestä tiedekunnasta ja neurotieteellisestä tiedekunnasta. Muita projektiin osallistuneita ovat professorit Yossi Yovel ja Amir Ayali eläintieteen laitoksesta ja Sagol neurotieteellisestä tiedekunnasta, sekä tohtori Antonny Sheinin, Idan, Yoni Amit ja Neta Shavil.

Tutkimus julkaistiin Sensors-julkaisussa.

Biologisten järjestelmien integrointi teknologisiin järjestelmiin

Tutkijaryhmä aloitti tutkimalla biologisten järjestelmien etuja ja sitä, miten ne voivat integroida teknologisiin järjestelmiin. He myös tarkastelivat, miten kuolleiden heinäsirkkojen aisteja voitiin käyttää robottien antureina.

“Valitsimme kuulon, koska se voidaan helposti verrata olemassa oleviin teknologioihin, toisin kuin hajuaisti, jossa haaste on paljon suurempi”, tohtori Maoz sanoo. “Tehtävämme oli korvata robotin elektroninen mikrofoni kuolleen hyönteisen korvalla, käyttää korvan kykyä havaita sähköisiä signaaleja ympäristöstä, ja erityisen piirin avulla muuttaa hyönteisen syötettä robotin syötteeksi.”

Tutkijat rakensivat ensin robotin, joka pystyi reagoimaan ympäristön signaaleihin, ja eristivät ja karakterisoivat kuolleen heinäsirkkakorvan ja pitivät sen elossa. Tutkimuksen lopuvaiheessa tutkijaryhmä keksi keinon hyödyntää korvan vastaanottamia signaaleja siten, että ne voitiin käyttää robotissa. Tutkijoiden mukaan robotti pystyi “kuulemaan” äänet ja reagoimaan niiden mukaan.

“Prof. Ayalin laboratorioilla on laaja kokemus heinäsirkkojen parissa, ja he ovat kehittäneet taitoja eristää ja karakterisoida korvat”, tohtori Maoz selittää. “Prof. Yovelin laboratorio rakensi robotin ja kehitti koodin, joka mahdollistaa robotin reagoinnin sähköisiin äänisignaaleihin. Ja minun laboratorioni on kehittänyt erityisen laitteen – Ear-on-a-Chip – joka mahdollistaa korvan pitämisen elossa koko kokeen ajan tarjoamalla happea ja ravintoa elimelle, samalla kun sähköiset signaalit voidaan ottaa ulos heinäsirkkakorvasta ja vahvistaa ja lähettää robotille.

Herkin ja energiatehokkaampi

Monilla tavoin biologisten järjestelmien on paljon edullisempia kuin teknologiset järjestelmät. Ne ovat paitsi herkempiä myös energiatehokkaampia.

“Yleensä biologisten järjestelmien on suuri etu teknologisiin järjestelmiin nähden – sekä herkkyyden että energiankulutuksen suhteen”, tohtori Maoz jatkaa. “Tel Avivin yliopiston tutkijoiden aloite avaa oven aisteellisiin integraatioihin robotiikan ja hyönteisten välillä – ja saattaa tehdä monista robotiikan kehityksistä tarpeettomiksi.”

“On ymmärrettävä, että biologisten järjestelmien energiankulutus on merkittävästi vähäisempää verrattuna elektronisiin järjestelmiin. Ne ovat pienikokoisia ja siten myös erittäin taloudellisia ja tehokkaita. Esimerkiksi vertailukohtana, kannettava tietokone kuluttaa noin 100 watin tunnissa, kun taas ihmisaivojen energiankulutus on noin 20 watin vuorokaudessa”, tohtori Maoz sanoo. “Luonto on paljon edullisempi kuin me. Periaate, jonka olemme osoittaneet, voidaan soveltaa muihin aisteihin, kuten hajuaistiin, näköaistiin ja tuntoaistiin. Esimerkiksi jotkut eläimet pystyvät havaitsemaan räjähteitä tai huumeita; biologisen nenän luominen robottiin voisi auttaa meitä suojelemaan ihmishenkiä ja tunnistamaan rikollisia tavalla, joka ei ole mahdollista tänään. Jotkut eläimet pystyvät havaitsemaan sairauksia. Toiset voivat aistia maanjäristyksiä. Mahdollisuudet ovat rajattomat.”

Monet edistysaskeleet robotiikan alalla voidaan liittää luonnon inspiroimiseen. Tämä on erityisen totta hyönteisten kohdalla, joita tutkijat jatkuvasti käyttävät esimerkkinä tehokkuuden saavuttamiseksi robottijärjestelmissä.