Các nhà nghiên cứu kết nối tai châu chấu với robot

Trong một phát triển đáng kinh ngạc trong lĩnh vực robot, các nhà nghiên cứu tại Đại học Tel Aviv đã thành công trong việc kết nối tai của một con châu chấu chết với một robot. Robot có thể nhận được tín hiệu điện từ tai và phản ứng, và các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng nếu họ vỗ tay một lần, tai châu chấu sẽ nghe thấy âm thanh, khiến robot di chuyển về phía trước. Nếu các nhà nghiên cứu vỗ tay hai lần, robot sẽ di chuyển về phía sau.

Dự án này được dẫn dắt bởi Idan Fishel, một sinh viên thạc sĩ chung được giám sát bởi Dr. Ben M. Maoz của Khoa Kỹ thuật Iby và Aladar Fleischman và Trường Khoa học thần kinh. Các tên khác tham gia vào công việc này bao gồm Giáo sư Yossi Yovel và Amir Ayali từ Trường Động vật học và Trường Khoa học thần kinh Sagol, cũng như Dr. Antonny Sheinin, Idan, Yoni Amit và Neta Shavil.

Nghiên cứu này được công bố trên tạp chí Sensors.

Tích hợp hệ thống sinh học vào hệ thống công nghệ

Đội ngũ nghiên cứu đầu tiên bắt đầu bằng việc kiểm tra các ưu điểm của hệ thống sinh học và cách chúng có thể được tích hợp vào hệ thống công nghệ. Họ cũng xem xét cách các giác quan của châu chấu chết có thể được sử dụng làm cảm biến robot.

“Chúng tôi chọn cảm giác thính giác, vì nó có thể dễ dàng so sánh với các công nghệ hiện có, trái ngược với cảm giác mùi, ví dụ, nơi thách thức là lớn hơn,” Dr. Maoz nói. “Nhiệm vụ của chúng tôi là thay thế micrô điện tử của robot bằng tai của một con châu chấu chết, sử dụng khả năng của tai để phát hiện tín hiệu điện từ môi trường, trong trường hợp này là rung động trong không khí, và, bằng cách sử dụng một con chip đặc biệt, chuyển đổi đầu vào của côn trùng thành đầu vào của robot.”

Các nhà nghiên cứu đầu tiên xây dựng một robot có thể phản ứng với tín hiệu môi trường, sau đó là cô lập và đặc trưng hóa một tai châu chấu chết và giữ nó sống. Trong giai đoạn cuối của nghiên cứu, đội ngũ đã có thể tìm ra cách sử dụng tín hiệu nhận được từ tai của côn trùng để chúng có thể được sử dụng bởi robot. Theo các nhà nghiên cứu, robot có thể “nghe” âm thanh và sau đó phản ứng tương ứng.

“Phòng thí nghiệm của Giáo sư Ayali có kinh nghiệm rộng lớn trong việc làm việc với châu chấu, và họ đã phát triển các kỹ năng để cô lập và đặc trưng hóa tai,” Dr. Maoz giải thích. “Phòng thí nghiệm của Giáo sư Yovel đã xây dựng robot và phát triển mã cho phép robot phản ứng với tín hiệu thính giác điện. Và phòng thí nghiệm của tôi đã phát triển một thiết bị đặc biệt — Ear-on-a-Chip — cho phép tai được giữ sống trong suốt thí nghiệm bằng cách cung cấp oxy và thức ăn cho cơ quan, trong khi cho phép tín hiệu điện được lấy ra từ tai châu chấu và khuếch đại và truyền đến robot.

Nhạy cảm và tiết kiệm năng lượng hơn

Trong nhiều cách, hệ thống sinh học vượt trội hơn hệ thống công nghệ. Chúng không chỉ nhạy cảm hơn, mà chúng cũng tiết kiệm năng lượng hơn.

“Nói chung, hệ thống sinh học có lợi thế lớn so với hệ thống công nghệ — cả về độ nhạy cảm và tiêu thụ năng lượng,” Dr. Maoz tiếp tục. “Sáng kiến này của các nhà nghiên cứu tại Đại học Tel Aviv mở cửa cho sự tích hợp cảm biến giữa robot và côn trùng — và có thể làm cho nhiều phát triển cồng kềnh và tốn kém trong lĩnh vực robot trở nên không cần thiết.”

“Nó nên được hiểu rằng hệ thống sinh học tiêu thụ năng lượng không đáng kể so với hệ thống điện tử. Chúng nhỏ và do đó cũng cực kỳ kinh tế và hiệu quả. Để so sánh, một máy tính xách tay tiêu thụ khoảng 100 watt mỗi giờ, trong khi não bộ con người tiêu thụ khoảng 20 watt mỗi ngày,” Dr. Maoz nói. “Tự nhiên vượt trội hơn chúng ta, vì vậy chúng ta nên sử dụng nó. Nguyên tắc mà chúng tôi đã chứng minh có thể được sử dụng và áp dụng cho các giác quan khác, chẳng hạn như mùi, thị giác và chạm. Ví dụ, một số động vật có khả năng phát hiện chất nổ hoặc ma túy; việc tạo ra một robot với mũi sinh học có thể giúp chúng ta bảo tồn sự sống của con người và xác định tội phạm theo cách không thể thực hiện được ngày nay. Một số động vật biết cách phát hiện bệnh. Những động vật khác có thể cảm nhận được động đất. Bầu trời là giới hạn.”

Nhiều tiến bộ trong lĩnh vực robot có thể được quy cho sự cảm hứng từ tự nhiên. Điều này đặc biệt đúng khi nói đến côn trùng, những côn trùng luôn được các nhà nghiên cứu rút ra để tái tạo hiệu quả của chúng trong các hệ thống robot.