
Для управления биогибридными роботами использовали... грибницу
Создание робота требует времени, технических навыков, нужных материалов, а иногда и небольшого количества грибов.
При создании пары новых роботов исследователи из Корнельского университета, штат Нью-Йорк, вырастили в робототехнических целях компонент, который можно найти в лесной подстилке: грибной мицелий, или грибницу. Используя свойственную этой биологической ткани способность проводить и воспринимать электросигналы, исследователи открыли новый способ управления биогибридными роботами. Идея была в том, что такие устройств, предположительно, смогут взаимодействовать с окружающей средой успешнее, чем их истинно синтетические аналоги.
Статью в журнале Science Robotics («Научная робототехника») участники проекта озаглавили «Сенсомоторный контроль роботов, опосредованный электрофизиологическими измерениями мицелия грибов». Ведущий автор — Ананд Мишра, научный сотрудник лаборатории органической робототехники.
Возглавивший исследование профессор машиностроения и аэрокосмической инженерии Роб Шепард сказал, что они с коллегами одними из первых обратились к царству грибов, чтобы обеспечить роботам восприятие окружающей среды, а себе — возможность подавать команды. Внедрив мицелий в электронику робота, учёные помогли биогибридной машине воспринимать окружающую среду и реагировать на неё. В качестве входящего сигнала использовали вспышки света, но в будущем намерены сделать его химическим.
Потенциал таких роботов близок к природе, как и они сами: например, определять химический состав почвы и решать, когда добавлять больше удобрений. Или выявлять цветение вредных водорослей.
Вообще, при проектировании роботов инженеры и ранее заимствовали многие идеи из живой природы. Уже были созданы устройства, которые имитируют движения живых существ, «ощущают» окружающую среду и даже регулируют внутреннюю температуру с помощью «потоотделения». Некоторые роботы содержат живой материал, например клетки мышечной ткани. Но у всех роботов с «био-» в названии есть существенный недостаток: такие системы трудно поддерживать «здоровыми» и функциональными. Опираясь на смысл «био-» можно добавить, что сохранить такого робота «живым» не всегда просто.
Мицелий, он же грибница — это подземная разрастающаяся часть данных организмов, и у неё есть ряд преимуществ: способность расти в суровых условиях, воспринимать химические, биологические и прочие сигналы, а также реагировать на множество из них.
Ананд Мишра сказал, что в синтетической системе пассивный датчик можно использовать с единственной целью. Зато системы с живыми тканями реагируют на прикосновение, свет, тепло и так далее. Вот почему создание роботов будущего, вероятно, будет включать биологические составляющие.
Однако поиск способа интеграции грибов и роботов требует не только технической подкованности. Мишра объяснил, что для таких проектов нужно образование в области машиностроения, познания в электронике, а также хотя бы немного — в микологии (науке о грибах) и в нейробиологии, поскольку речь идёт об обработке сигналов. Все эти области знаний объединяются, чтобы сочетаться в систему.
Мишра сотрудничал с целым рядом междисциплинарных исследователей. Так, Кэти Ходж, профессор патологии и биологии растений и микробов, научила Мишру выращивать чистые культуры мицелия, потому что загрязнение примесями усложняет задачу, когда в ткань гриба вводят электроды.
Разработанная Мишрой система состоит из электрического интерфейса, который блокирует вибрации и электромагнитные помехи и точно регистрирует и обрабатывает электрофизиологическую активность мицелия в режиме реального времени, а также контроллера, так что получилась своего рода нейронная цепь. По сути, система считывает электрический сигнал, обрабатывает его и идентифицирует ритмические всплески в мицелии, а затем преобразует эту информацию в цифровой управляющий сигнал, который идёт на исполнительные механизмы робота.
В результате были построены два биогибридных робота: мягкий робот в форме паука и движущийся на колёсах.
Роботов испытали в ходе трёх экспериментов. В первом роботы ходили либо катались в ответ на естественные непрерывные всплески сигнала мицелию. Затем исследователи стимулировали роботов ультрафиолетовым излучением, которое заставляло их изменять «походку», то есть демонстрировать способность мицелия реагировать на окружающую среду. В третьем сценарии исследователи смогли полностью подавить (практически отменить) передачу сигнала мицелием.
Последствия научного проекта выходят далеко за рамки робототехники и микологии. Мишра объяснил, что результаты касаются не только управления роботами. Речь также идёт о создании подлинной связи с живой системой, когда робот фактически воплощает в действия физические сигналы.
При создании пары новых роботов исследователи из Корнельского университета, штат Нью-Йорк, вырастили в робототехнических целях компонент, который можно найти в лесной подстилке: грибной мицелий, или грибницу. Используя свойственную этой биологической ткани способность проводить и воспринимать электросигналы, исследователи открыли новый способ управления биогибридными роботами. Идея была в том, что такие устройств, предположительно, смогут взаимодействовать с окружающей средой успешнее, чем их истинно синтетические аналоги.
Статью в журнале Science Robotics («Научная робототехника») участники проекта озаглавили «Сенсомоторный контроль роботов, опосредованный электрофизиологическими измерениями мицелия грибов». Ведущий автор — Ананд Мишра, научный сотрудник лаборатории органической робототехники.
Возглавивший исследование профессор машиностроения и аэрокосмической инженерии Роб Шепард сказал, что они с коллегами одними из первых обратились к царству грибов, чтобы обеспечить роботам восприятие окружающей среды, а себе — возможность подавать команды. Внедрив мицелий в электронику робота, учёные помогли биогибридной машине воспринимать окружающую среду и реагировать на неё. В качестве входящего сигнала использовали вспышки света, но в будущем намерены сделать его химическим.
Потенциал таких роботов близок к природе, как и они сами: например, определять химический состав почвы и решать, когда добавлять больше удобрений. Или выявлять цветение вредных водорослей.
Вообще, при проектировании роботов инженеры и ранее заимствовали многие идеи из живой природы. Уже были созданы устройства, которые имитируют движения живых существ, «ощущают» окружающую среду и даже регулируют внутреннюю температуру с помощью «потоотделения». Некоторые роботы содержат живой материал, например клетки мышечной ткани. Но у всех роботов с «био-» в названии есть существенный недостаток: такие системы трудно поддерживать «здоровыми» и функциональными. Опираясь на смысл «био-» можно добавить, что сохранить такого робота «живым» не всегда просто.
Мицелий, он же грибница — это подземная разрастающаяся часть данных организмов, и у неё есть ряд преимуществ: способность расти в суровых условиях, воспринимать химические, биологические и прочие сигналы, а также реагировать на множество из них.
Ананд Мишра сказал, что в синтетической системе пассивный датчик можно использовать с единственной целью. Зато системы с живыми тканями реагируют на прикосновение, свет, тепло и так далее. Вот почему создание роботов будущего, вероятно, будет включать биологические составляющие.
Однако поиск способа интеграции грибов и роботов требует не только технической подкованности. Мишра объяснил, что для таких проектов нужно образование в области машиностроения, познания в электронике, а также хотя бы немного — в микологии (науке о грибах) и в нейробиологии, поскольку речь идёт об обработке сигналов. Все эти области знаний объединяются, чтобы сочетаться в систему.
Мишра сотрудничал с целым рядом междисциплинарных исследователей. Так, Кэти Ходж, профессор патологии и биологии растений и микробов, научила Мишру выращивать чистые культуры мицелия, потому что загрязнение примесями усложняет задачу, когда в ткань гриба вводят электроды.
Разработанная Мишрой система состоит из электрического интерфейса, который блокирует вибрации и электромагнитные помехи и точно регистрирует и обрабатывает электрофизиологическую активность мицелия в режиме реального времени, а также контроллера, так что получилась своего рода нейронная цепь. По сути, система считывает электрический сигнал, обрабатывает его и идентифицирует ритмические всплески в мицелии, а затем преобразует эту информацию в цифровой управляющий сигнал, который идёт на исполнительные механизмы робота.
В результате были построены два биогибридных робота: мягкий робот в форме паука и движущийся на колёсах.
Роботов испытали в ходе трёх экспериментов. В первом роботы ходили либо катались в ответ на естественные непрерывные всплески сигнала мицелию. Затем исследователи стимулировали роботов ультрафиолетовым излучением, которое заставляло их изменять «походку», то есть демонстрировать способность мицелия реагировать на окружающую среду. В третьем сценарии исследователи смогли полностью подавить (практически отменить) передачу сигнала мицелием.
Последствия научного проекта выходят далеко за рамки робототехники и микологии. Мишра объяснил, что результаты касаются не только управления роботами. Речь также идёт о создании подлинной связи с живой системой, когда робот фактически воплощает в действия физические сигналы.
- Дмитрий Ладыгин
- news.cornell.edu
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас

Северное полушарие Земли стремительно темнеет. И это плохая новость для всех
Почему Россия находится в зоне особого риска и можно ли остановить этот процесс?...

Тайна необъяснимых северных кратеров разгадана спустя 11 лет после появления первого провала на Ямале
Почему российские ученые не рады своему открытию, называя его «русской рулеткой»?...

Генетики вычислили, какую страшную цену заплатили наши предки за высокий интеллект
Новое исследование еще раз доказало, что эволюция требует огромных жертв...

Ученые наконец-то раскрыли главную загадку града. Старая теория оказалась неверной
Поразительное открытие помогли сделать грозовые «отпечатки пальцев»...

Секретная база в Гренландии, спрятанная 30-метровым слоем льда, угрожает всему миру
Гляциолог Уильям Колган говорит: «Американские военные думали, что это никогда не вскроется, но теперь...»...

Рядом с пирамидами Гизы обнаружены секретные тоннели, ведущие в забытый подземный мир
Быть может, их построили даже не египтяне. Но кто тогда?...

Наше тело — это… большой мозг: эксперимент русского ученого может совершить революцию в медицине
Эксперты говорят: «Открытие клеточной памяти — это огромный шаг к медицине, где лечение будет подбираться точно для конкретного человека»...

Почему на космическое ноу-хау «солнечный свет по запросу» ополчились астрономы всего мира?
Американский стартап обещает, что все будет хорошо, но ему никто не верит...

Астрофизики Гавайского университета неожиданно разгадали тайну… солнечного дождя
Рассказываем, почему новое открытие важно для каждого жителя Земли...

Как мадагаскарские лемуры ускоряют покорение космоса?
И почему именно эти животные оказались самые ценными для будущего всего человечества?...

В Антарктиде обнаружен метановый «спящий гигант», который очень быстро просыпается. И это плохая новость
Ученые в тревоге задаются вопросом: означают ли десятки газовых гейзеров под водой, что эффект домино уже запущен?...

Ученые выяснили: в каком возрасте наш мозг достигает пика своей активности
Почему же 20-30 лет оказались стереотипом, далеким от реальной жизни?...