Исследователи подключают ухо саранчи к роботу

В рамках невероятного развития в области робототехники исследователи Тель-Авивского университета успешно подключили ухо мертвой саранчи к роботу. Робот смог принять электрические сигналы уха и отреагировать, и исследователи продемонстрировали, что если они хлопнут один раз, ухо саранчи слышит звук, в результате чего робот движется вперед. Если исследователи хлопнут дважды, робот движется назад.

Проектом руководил Идан Фишель, совместный студент магистратуры под руководством доктора Бена М. Маоза факультета инженерии и школы нейробиологии Иби и Аладара Флейшмана. Другие участники работы включают профессоров Йосси Йовеля и Амира Аяли из школы зоологии и школы нейробиологии Сагола, а также доктора Антонни Шейнина, Идана, Йони Амита и Нету Шавиль.

Исследование было опубликовано в журнале Sensors.

Интеграция биологических систем в технологические системы

Сначала команда начала изучать преимущества биологических систем и то, как они могут быть интегрированы в технологические системы. Они также рассмотрели, как мертвые органы чувств саранчи могут быть использованы в качестве датчиков роботов.

“Мы выбрали чувство слуха, потому что его можно легко сравнить с существующими технологиями, в отличие от чувства запаха, например, где задача намного сложнее”, – говорит доктор Маоз. “Наша задача заключалась в том, чтобы заменить электронный микрофон робота на ухо мертвой саранчи, использовать способность уха обнаруживать электрические сигналы из окружающей среды, в данном случае вибрации в воздухе, и, используя специальную микросхему, преобразовать вход саранчи в вход робота.”

Исследователи сначала построили робота, который мог реагировать на сигналы окружающей среды, а затем изолировали и охарактеризовали ухо мертвой саранчи и сохранили его живым. На заключительном этапе исследования команда смогла разработать способ использования сигналов, полученных ухом саранчи, так, чтобы они могли быть использованы роботом. Согласно исследователям, робот смог “слышать” звуки и затем реагировать соответствующим образом.

“Лаборатория профессора Аяли имеет обширный опыт работы с саранчами и разработала навыки для изоляции и характеристики уха”, – объясняет доктор Маоз. “Лаборатория профессора Йовеля построила робота и разработала код, который позволяет роботу реагировать на электрические слуховые сигналы. А моя лаборатория разработала специальное устройство – Ear-on-a-Chip – которое позволяет сохранить ухо живым на протяжении всего эксперимента, поставляя кислород и пищу органу, а также позволяя электрическим сигналам быть взятыми из уха саранчи и усиленными и переданными роботу.

Более чувствительные и энергоэффективные

Во многих отношениях биологические системы намного лучше технологических систем. Они не только более чувствительны, но и более энергоэффективны.

“В целом биологические системы имеют огромное преимущество над технологическими системами – как в плане чувствительности, так и в плане энергопотребления”, – продолжает доктор Маоз. “Эта инициатива исследователей Тель-Авивского университета открывает дверь к сенсорным интеграциям между роботами и насекомыми – и может сделать многие более громоздкие и дорогие разработки в области робототехники излишними.”

“Следует понимать, что биологические системы расходуют незначительную энергию по сравнению с электронными системами. Они миниатюрны и, следовательно, также чрезвычайно экономичны и эффективны. Для сравнения ноутбук потребляет около 100 ватт в час, а человеческий мозг потребляет около 20 ватт в день”, – говорит доктор Маоз. “Природа намного более продвинута, чем мы, поэтому мы должны использовать ее. Принцип, который мы продемонстрировали, может быть использован и применен к другим чувствам, таким как запах, зрение и осязание. Например, некоторые животные имеют удивительные способности обнаруживать взрывчатые вещества или наркотики; создание робота с биологическим носом может помочь нам сохранить человеческую жизнь и выявить преступников так, как это невозможно сегодня. Некоторые животные могут обнаруживать заболевания. Другие могут чувствовать землетрясения. Небо – предел.”

Многие достижения в области робототехники можно отнести к вдохновению от природы. Это особенно верно, когда речь идет о насекомых, которые постоянно используются исследователями, пытающимися воссоздать их эффективность среди роботических систем.