Cercetătorii conectează urechea de lăcustă la un robot

Într-un dezvoltare incredibilă în robotică, cercetătorii de la Universitatea Tel Aviv au reușit să conecteze urechea unei lăcuste moarte la un robot. Robotul a putut primi semnalele electrice ale urechii și a răspuns, iar cercetătorii au demonstrat că, dacă aplaudă o dată, urechea lăcustei aude sunetul, rezultând mișcarea robotului înainte. Dacă cercetătorii aplaudă de două ori, robotul se mișcă înapoi.

Proiectul a fost condus de Idan Fishel, student masterand comun, sub supravegherea dr. Ben M. Maoz de la Facultatea de Inginerie Iby și Aladar Fleischman și Școala de Neuroștiințe. Alți nume implicați în acest proiect includ profesorii Yossi Yovel și Amir Ayali de la Școala de Zoologie și Școala de Neuroștiințe Sagol, precum și dr. Antonny Sheinin, Idan, Yoni Amit și Neta Shavil.

Cercetarea a fost publicată în revista Senzori.

Integrarea sistemelor biologice în sistemele tehnologice

Echipa a început prin a examina avantajele sistemelor biologice și modul în care acestea pot fi integrate în sisteme tehnologice. Ei au examinat, de asemenea, modul în care simțurile lăcustelor moarte pot fi utilizate ca senzori pentru roboți.

“Am ales simțul auzului, deoarece poate fi ușor comparat cu tehnologiile existente, în contrast cu simțul mirosului, de exemplu, unde provocarea este mult mai mare”, spune dr. Maoz. “Treaba noastră a fost să înlocuim microfonul electronic al robotului cu o ureche de lăcustă moartă, să utilizăm capacitatea urechii de a detecta semnalele electrice din mediu, în acest caz vibrațiile din aer, și, utilizând un circuit integrat special, să convertim intrarea insectei în cea a robotului”.

Cercetătorii au construit mai întâi un robot care putea răspunde la semnalele din mediu, urmat de izolarea și caracterizarea unei urechi de lăcustă moartă și menținerea ei în viață. În ultima etapă a cercetării, echipa a reușit să găsească o modalitate de a utiliza semnalele primite de urechea insectei, astfel încât acestea să poată fi utilizate de robot. Conform cercetătorilor, robotul a putut “auzi” sunetele și a răspuns corespunzător.

“Laboratorul profesorului Ayali are o experiență vastă în lucrul cu lăcuste și a dezvoltat abilitățile de a izola și caracteriza urechea”, explică dr. Maoz. “Laboratorul profesorului Yovel a construit robotul și a dezvoltat codul care permite robotului să răspundă la semnalele auditive electrice. Și laboratorul meu a dezvoltat un dispozitiv special – Ureche-pe-un-cip – care permite urechii să fie menținută în viață pe parcursul experimentului, furnizând oxigen și hrană organului, în timp ce permit semnalele electrice să fie extrase din urechea lăcustei și amplificate și transmise către robot.

Mai sensibil și mai eficient din punct de vedere energetic

În multe feluri, sistemele biologice sunt mult superioare sistemelor tehnologice. Ele nu sunt doar mai sensibile, dar sunt și mai eficiente din punct de vedere energetic.

“În general, sistemele biologice au un avantaj enorm față de sistemele tehnologice – atât în ceea ce privește sensibilitatea, cât și consumul de energie”, continuă dr. Maoz. “Această inițiativă a cercetătorilor de la Universitatea Tel Aviv deschide ușa integrărilor senzoriale între roboți și insecte – și poate face ca multe dezvoltări mai puțin eficiente și mai scumpe în domeniul robotică să devină redundante”.

“Trebuie înțeles că sistemele biologice cheltuiesc o energie neglijabilă în comparație cu sistemele electronice. Ele sunt miniaturale și, prin urmare, extrem de economice și eficiente. Pentru a face o comparație, un laptop consumă aproximativ 100 de wați pe oră, în timp ce creierul uman consumă aproximativ 20 de wați pe zi”, spune dr. Maoz. “Natura este mult mai avansată decât noi, așa că ar trebui să o folosim. Principiul pe care l-am demonstrat poate fi utilizat și aplicat altor simțuri, cum ar fi mirosul, vederea și atingerea. De exemplu, unele animale au abilități uimitoare de a detecta explozive sau droguri; crearea unui robot cu o ureche biologică ar putea ajuta la conservarea vieții umane și la identificarea criminalilor într-un mod care nu este posibil astăzi. Unele animale știu cum să detecteze boli. Altele pot simți cutremurele. Cerul este limita”.

Multe progrese în domeniul robotică pot fi atribuite inspirației din natură. Acest lucru este valabil mai ales atunci când vine vorba de insecte, care sunt constant atrase de cercetători care încearcă să recreeze eficiențele lor printre sistemele robotice.