Исследователи обучили тараканов шпионить за людьми
Возможно, вы помните сцену из фильма Люка Бессона «Пятый элемент», в которой таракана использовали в качестве шпиона: на его спине были закреплены системы связи и слежения, а оператор удаленно управлял насекомым, получая картинку и звук в реальном времени. Для таракана (и оператора) все это закончилось печально, но вот что удивительно: Бессон еще в 1997 году смог предвидеть технологию, которую реализовали (и то не полностью) лишь в 2021-м. Подробнее – в материале нашего научного обозревателя Николая Гринько.
Фото: Nanyang Technological University
Группа исследователей из Сингапура, Китая, Германии и Великобритании разработала гибридную «компьютерно-насекомую» систему для использования в поисковых операциях после стихийных бедствий. Согласно описанию, система «объединяет микротехнологию с естественными навыками живого мадагаскарского шипящего таракана». Вы наверняка знаете, как выглядят эти насекомые: они коричневого цвета, крупные (бывают и до 10 сантиметров) и умеют шипеть. Но для оснащения электроникой их выбрали по другой причине: у мадагаскарских тараканов нет крыльев, поэтому на их спины можно закреплять полезный груз.
Инженеры изготовили «рюкзак», состоящий из нескольких компонентов: инфракрасной камеры, микросхемы связи, датчика CO2, микроконтроллера, флеш-накопителя и так далее. Кроме того, из «рюкзака» протянуты электроды, закрепленные на антеннах насекомого – усиках, с помощью которых он ощущает феромоны и ориентируется в пространстве. Подавая на них сигналы, можно заставить таракана поворачивать в нужную сторону.
Интересно, что система позволяет вести таракана не только в режиме ручного управления, но и автономно, следуя при этом заложенной программе. При поиске выживших людей в завалах управлять тараканом-разведчиком с помощью джойстика будет, скорее всего, невозможно, поэтому нужно, чтобы насекомое могло найти человека самостоятельно, а затем отправить сигнал о местоположении. Во время тестирования инженеры создали искусственный «завал» на полу лаборатории, в котором и размещали человека – каждый раз в новом месте. Алгоритм вел таракана между «обломками», выполняя поисковый маршрут, а когда обнаруживал человека, то информировал об этом центральный компьютер. Тесты показали, что система «компьютер + насекомое» успешно справлялась с задачей в 94% случаев.
Фото: Nanyang Technological University
Вообще эксперименты по конструированию жукоподобных роботов проводятся довольно давно. Скажем, компания Rolls-Royce когда-то пыталась использовать «инсект-ботов» для поиска дефектов в авиационных двигателях, которые она производит. Апгрейдом живых насекомых тоже занимаются многие: например, экологи снабжают электронными «рюкзаками» шмелей и пчел, чтобы собирать данные о том, где, как и когда они опыляют растения. Но большинство таких систем были пассивными: насекомые жили собственной жизнью, направлялись, куда вздумается, а датчики лишь передавали собственную информацию. Теперь же таракана можно направить в требуемую сторону (с известной погрешностью, конечно), да еще и поручить поисковым алгоритмам провести его нужным маршрутом.
Есть интересный вопрос: если тараканом можно управлять буквально с помощью джойстика, возможно ли создать подобную систему для управления более сложными животными – млекопитающими? А может, даже человеком? Как бы удивительно это ни звучало, но ученые утверждают, что теоретически (и только теоретически!) возможно. Для этого можно использовать транскраниальную магнитную стимуляцию, когда на моторную зону коры головного мозга воздействуют электромагнитными импульсами. Это заставляет сокращаться мышцы, причем выборочно. Такой метод применяют в медицине для восстановления после травмы спинного мозга или реабилитации после инсульта. Однако превратить человека в полностью управляемую марионетку на сегодняшнем уровне развития технологий невозможно. И, вероятнее всего, не станет возможным еще лет 50–70. Хотя…
Источник
Инженеры из Сингапура разработали тараканов-разведчиков
В фильме Люка Бессона «Пятый элемент» была сцена, где таракана использовали в качестве шпиона. На спине насекомого закрепили системы связи и слежения, а оператор дистанционно управлял им, видя при этом изображение и звук в реальном времени. Этот эксперимент закончился печально.
Технологию, которую режиссёр придумал ещё в 1997 году, учёные смогли реализовать совсем недавно и то не полностью.
Специалисты из Сингапура совместно с коллегами из Китая, Германии и Великобритании разработали гибридную «компьютерно-насекомую» систему для использования в поисковых операциях после стихийных бедствий.
Система «объединяет микротехнологию с естественными навыками живого мадагаскарского шипящего таракана». Это довольно крупные (до 10 см) насекомые. Их особенность в том, что у них нет крыльев, поэтому на их спине удобнее закрепить полезный груз, а именно «рюкзак», состоящий из определённых компонентов.
Что носит в «рюкзаке» таракан-робот
«Рюкзак» состоит из инфракрасной камеры, микросхемы связи, датчика CO2, микроконтроллера, флеш-накопителя и так далее.
С помощью электродов, закрепленных на антеннах насекомого, таракан ощущает запах феромонов и ориентируется в пространстве. Когда ему подают на них сигналы, он поворачивается в нужную сторону, сообщает сайт Москва 24.
Тараканом можно управлять не только в режиме ручного управления, но и автономно.
Таракан-спасатель
В процессе поиска выживших людей под завалами управлять тараканом-разведчиком с помощью джойстика будет невозможно, важно, чтобы насекомое могло вести поиски самостоятельно.
Инженеры протестировали таракана. Они создали в лаборатории искусственный «завал» и размещали в нём человека, причём каждый раз в новом месте.
Система успешно справилась с задачей в 94% случаев.
Можно ли управлять человеком?
Учёные утверждают, что теоретически джойстиком можно управлять и человеком. Но для этого можно использовать транскраниальную магнитную стимуляцию, когда на моторную зону коры головного мозга воздействуют электромагнитными импульсами.
Однако сделать из человека управляемую марионетку невозможно. И, скорее всего, в ближайшие 50-70 это реализовать не удастся.
Добавьте «Правду.Ру» в свои источники в Яндекс.Новости или News.Google, либо Яндекс.Дзен
Быстрые новости в Telegram-канале Правды.Ру. Не забудьте подписаться, чтоб быть в курсе событий.
Источник
Киборги-тараканы готовы пойти в разведку
Идея превратить вредных тараканов в послушных человеку разведчиков и диверсантов возникла давно — для этого нужно лишь снабдить их электроникой, которая контролировала бы движения насекомого. Но до сих пор проблема была в элементе питания — предлагаемые варианты были тяжелы для насекомых. Недавно японские ученые смогли решить эту проблему.
Следует заметить, что человек, наверное, тем и отличается от других живых существ, что умеет поставить себе на службу не только друзей, но и врагов из мира животных. Эту мысль весьма убедительно доказывает проект, начатый около двух лет тому назад под кодовым названием «RoboRoach». Цель проекта — превращение в верных слуг и помощников людей их недавних смертельных врагов — тараканов. Однако для этого нужно всего-то ничего — модифицировать насекомых с помощью электроники так, чтобы они безоговорочно выполняли команды людей.
Действительно, желанными гостями в человеческих жилищах этих шестиногих проныр и безобразников назвать нельзя — они, питаясь отбросами и шныряя в буквальном смысле слова по всем помойкам, способствуют (хоть и неосознанно) распространению различных инфекционных заболеваний. Кроме того, тараканы могут наносить ущерб пищевым продуктам, мебели, а также электротехнике, перегрызая изоляцию проводов или устраивая жилища в электроприборах, что приводит к коротким замыканием при включении оных. Одним словом, вреда от тараканов много, да и сами они из-за своего оригинального внешнего вида вряд ли могут служить украшением наших квартир.
Тем не менее, у тараканов есть немало свойств, которые люди могут считать полезными — например, они улавливают различные запахи намного лучше, чем это делают собаки, и, следовательно, могут служить живыми «хеморецепторами», способными распознать самые небольшие утечки отравляющих веществ. Кроме того, тараканы устойчивы ко многим ядам, а также намного лучше позвоночных животных переносят воздействия жесткого электромагнитного и ионизирующего излучения — а, значит, они являются идеальными разведчиками в местах, подвергшихся радиоактивному заражению. Ну и, наконец, найдется немного щелей, в которые таракан не мог бы пролезть — все это говорит о том, что из насекомых можно сделать первоклассных шпионов и диверсантов.
Однако, как добиться того, чтобы таракан беспрекословно выполнял команды оператора? Участники независимой научно-технологической площадки Kickstarter (США) предложили сделать из этих существ киборогов, а именно, вживить в тараканов небольшую микросхемы с батареей, которая закрепляется на спине животного, а также микроэлектродов, которые помещаются в усы. Последнее нужно потому, что насекомые используют свои усики в качестве своеобразных «навигационных антенн» — сигналы от них поступают в мозг в виде электрических импульсов, заставляя насекомое поворачивать в ту или иную сторону и обходить препятствия. Таким образом, если оператор будет дистанционно осуществлять стимуляцию одного из электродов, это вынудит таракана повернуть в том направлении и двинуться в ту сторону, которая требуется человеку.
К микросхеме же, вмонтированной в спинную часть панциря насекомого, можно подключить множество микроустройств — от видеокамеры или диктофона, до радиомаячка. Управление же этим «терминатором» из рода тараканьего можно будет осуществлять посредством беспроводной сети Bluetooth с весьма небольшим энергопотреблением (причем, оператор таракана может регулировать частоту импульсов в диапазоне от 1 до 200 Гц, а также их продолжительность) через специальное приложение для мобильной операционной системы iOS. Таким образом, управлять тараканом можно с любого смартфона или планшетного компьютера, где установлена подобная операционная система.
На современном этапе развития технологий сконструировать подобную микросхему и вживить ее в таракана достаточно легко, но вот подобрать необходимую батарейку — весьма и весьма сложно. Изначально специалисты из Kickstarter планировали оснастить усатого киборга ионно-литиевым аккумулятором, заряд которого рассчитан на 10 часов автономной работы. Однако выяснилось, что такая батарея очень тяжела для насекомого и из-за этого таракан становится менее быстрым и маневренным. Пробовались и иные варианты, однако не один из них не был реализован по тем же причинам — тяжесть аккумулятора заставляла насекомое быстро уставать.
Недавно эта задача, похоже, все-таки была решена присоединившимися к проекту «RoboRoach» специалистами из Осакского университета и Токийского университета агрономии и технологий (Япония). Ученые рассуждали так: зачем нужна батарейка, если проще оснастить насекомое таким топливным элементом, который будет вырабатывать энергию постоянно, используя при этом процессы, происходящие в самом организме таракана? И вот, после долгих экспериментов исследователям удалось сконструировать подобный элемент, который имеет размеры 20×15 мм — это позволяет без проблем закрепить его на спине таракана. Весит же конструкция во много раз меньше, чем питаемая микросхема.
Данный топливный элемент представляет собой ячейку, содержащую электроды, крошечный резервуар для жидкости и иглоподобную трубку, вживляемую в насекомое. Внутри резервуара находится диализная (то есть, способная очищать коллоидные растворы от низкомолекулярных веществ, — ред.) мембрана. Электричество же получается следующим образом: через трубку из организма таракана методом диффузии в резервуар попадает биологическая жидкость, содержащая углевод трегалозу. Это вещество при помощи ферментов расщепляется с образованием глюкозы, которая далее окисляется на положительном электроде, в то время как на отрицательном параллельно генерируется кислород за счет окислительно-восстановительной реакции. Таким образом на электродах создается разность потенциалов, что, как мы знаем, всегда приводит к образованию электрического тока.
Испытания элемента показали, что выдаваемая им мощность равна приблизительно 50 мкВт — этого вполне хватает для нормальной работы микросхемы и микроэлектродов, а так же некоторых сопутствующих устройств вроде вышеупомянутой видеокамеры. Данные экспериментов на живых насекомых говорят о том, что тараканы совершенно не замечают веса этого элемента (правда, надо сказать, что речь идет об американских тараканах Periplaneta americana, которые крупнее и сильнее наших пруссаков) и его работа никак не сказывается на их здоровье, поведении и активности. Вот только едят такие «терминаторы» куда чаще и больше своих собратьев, но это было предсказуемо — ведь элемент забирает из тела животного запасные питательные вещества, которые, в общем-то, и для него самого не являются лишними.
Таким образом, полное превращение вредных тараканов в послушных и исполнительных киборгов может произойти уже достаточно скоро — по крайней мере, технических проблем для данной трансформации уже нет. Ну, а если эти шестиногие разведчики и диверсанты покажут хорошие результаты в «боевой обстановке», то участники платформы Kickstarter займутся алогичными экспериментами на крылатых насекомых (мух, стрекоз или пчел), чьи возможности по сбору информации куда больше, чем тараканов, которые либо вообще не летают, либо делают это весьма и весьма плохо. Правда, уже сейчас понятно, что система, которая направляет движение киборга, в случае крылатых насекомых будет значительно сложнее.
Кстати, разработка японских ученых может пригодиться в дальнейшем не только операторам тараканов, но и всем людям — такие элементы в принципе можно использовать для питания различных электронных систем, вживляемых в тело человека (например, кардиостимуляторов или искусственных «глаз» и «ушей»). Другое дело, что для столь энергоемких приборов мощность такой «биобатарейки» должна быть куда выше, чем у вышеописанного образца. Однако с технической точки зрения эта проблема не является нерешаемой…
Читайте самое интересное в рубрике «Наука и техника»
Добавьте «Правду.Ру» в свои источники в Яндекс.Новости или News.Google, либо Яндекс.Дзен
Быстрые новости в Telegram-канале Правды.Ру. Не забудьте подписаться, чтоб быть в курсе событий.
Источник