ロボットにコオロギの耳をつけるという驚異的な開発

ロボット工学における驚異的な開発として、テルアビブ大学の研究者たちは、コオロギの耳をロボットに接続することに成功しました。ロボットは耳からの電気信号を受信し、応答することができました。研究者たちは、手を一回打つとコオロギの耳が音を聞き、ロボットが前進することを実証しました。手を二回打つと、ロボットが後進することも実証しました。

このプロジェクトは、イダン・フィッシェルによって率いられました。イダンは、イビとアラダール・フライシュマン工学部および神経科学学校のベン・M・マオズ博士の指導を受けた共同の修士課程の学生です。他の研究者には、動物学学校およびサゴル神経科学学校のヨッシ・ヨーベル教授とアミール・アヤリ教授、そしてアントニー・シェイニン博士、イダン、ヨニ・アミット、ネタ・シャヴィルがいます。

この研究は、センサーズというジャーナルに掲載されました。

生物システムを技術システムに統合する

研究チームは、生物システムの利点と、それらを技術システムに統合する方法を調査しました。彼らは、死んだコオロギの感覚器官をロボットのセンサーとして使用する方法も調査しました。

「私たちは、聴覚を選択しました。なぜなら、それは既存の技術と比較することが容易だからです。例えば、嗅覚の場合は、課題がはるかに大きいです」とマオズ博士は述べています。 「私たちの課題は、ロボットの電子マイクを死んだ昆虫の耳に置き換えることでした。耳の環境からの電気信号を検出し、特別なチップを使用して、昆虫の入力をロボットの入力に変換することでした。」

研究者たちは、環境信号に反応するロボットを構築し、死んだコオロギの耳を分離して特性化し、それを生きているように維持しました。研究の最終段階では、チームは、昆虫の耳によって受信される信号をロボットが使用できるようにする方法を見つけました。研究者によると、ロボットは「音」を「聞く」ことができ、適切に反応することができました。

「アヤリ教授の研究室には、コオロギと仕事をする豊富な経験があり、耳を分離して特性化するスキルを開発しています」とマオズ博士は説明しています。 「ヨーベル教授の研究室はロボットを構築し、電気的聴覚信号に反応するコードを開発しました。私の研究室では、Ear-on-a-Chipという特別なデバイスを開発しました。これは、実験中にかい耳に酸素と栄養を供給し、同時に電気信号をコオロギの耳から取り出してロボットに増幅して伝達することができます。」

より感度が高く、エネルギー効率が高い

多くの点で、生物システムは技術システムよりも優れています。生物システムは、感度が高く、エネルギー効率も高いからです。

「一般的に、生物システムは技術システムよりも、感度とエネルギー消費の両面で大きな利点を持っています」とマオズ博士は続けています。 「テルアビブ大学の研究者によるこの取り組みは、ロボットと昆虫の間の感覚統合の扉を開き、ロボット工学分野におけるより面倒くさく、高価な開発を不要にする可能性があります。」

「生物システムは、電子システムと比較して、ほとんどのエネルギーを消費しません。生物システムは小型で、非常に経済的で効率的です。例えば、ラップトップは約100ワット/時を消費しますが、人間の脳は約20ワット/日を消費します」とマオズ博士は述べています。 「自然は私たちよりも遥かに進んでいます。したがって、私たちは自然を利用するべきです。私たちが実証した原理は、嗅覚、視覚、触覚などの他の感覚にも適用できます。例えば、ある動物は爆発物や麻薬を検知する驚異的な能力を持っています。生物学的な鼻を持つロボットを作成することで、人命を守り、現在は不可能な方法で犯罪者を特定することができます。ある動物は病気を検知することができ、他の動物は地震を感知することができます。可能性は限りありません。」

ロボット工学分野における多くの進歩は、自然からの着想に帰することができます。特に昆虫の場合、研究者たちはロボットシステムの中でその効率を再現しようとします。