Живой таракан с дистанционным управлением
Записывайте рецепт: превратить насекомое в киборга можно при помощи небольшой микросхемы с электродами, батареей и адаптером беспроводной связи Bluetooth.
В системе Kickstarter стартовал сбор средств на выпуск необычного электронного комплекта RoboRoach, при помощи которого можно превратить обычного. живого таракана в… киборга.
При перемещении тараканы используют свои усы в качестве «навигационных антенн»: сигналы от них поступают в мозг в виде электрических импульсов, заставляя насекомое поворачивать в ту или иную сторону и обходить препятствия.
Комплект RoboRoach состоит из небольшой микросхемы с батареей, которая закрепляется на спине живого таракана (!), и микроэлектродов, вживляемых в усы (!!). При подаче команды осуществляется стимуляция одного из электродов, что вынуждает бедное насекомое поворачивать в направлении, нужном «оператору».
Управлять тараканом-киборгом можно через специальное приложение для мобильной операционной системы iOS. Обмен данными осуществляется посредством беспроводной связи Bluetooth с небольшим энергопотреблением (LE). Пользователь волен регулировать частоту импульсов в диапазоне от 1 до 200 Гц и их продолжительность. Заряда батареи, как утверждается, хватит на 10 часов.
Сколько участникам проекта RoboRoach нужно для счастья? — Всего $10 тыс. Пока собрано около $1 600; до закрытия копилки остаётся чуть меньше месяца. Продавать эти дивные комплекты планируется за $100 (тараканы в цену отчего-то не включены).
А если серьёзно, то главная цель инициативы RoboRoach, как отмечается, не в том, чтобы создать управляемых киборгов для тараканьих бегов, а в том, чтобы разработать инструмент, который поможет лучше понять работу мозга и нервной системы. Наверное, ради этого и мы внёсём в Kickstarter-кубышку свой трудовой рубль.
Источник
Тараканами можно управлять со смартфона
Для летей выпустили игрушку, которая позволяет управлять тараканами. Комплект RoboRoach даёт возможность руководить движениями тараканов-киборгов со смартфона.
Гаджет RoboRoach представляет собой приложение для смартфона, которое позиционируется как обучающая игрушка для детей, поскольку с помощью контроля над мозгом насекомых дети смогут больше узнать о нейробиологии.
Покупатель гаджета получает живых тараканов, хирургический набор и миниатюрные электронные чипы.
Нейроны мозга тараканов работают аналогично человеческим. Таким образом, люди бы проявляли такие же реакции на сигналы со смартфона, как и тараканы. Чтобы насекомым можно было управлять с дисплея гаджета, ему нужно сделать настоящую хирургическую операцию. Таракана помещают в ледяную воду (как замена анестетика), затем ребенок должен очистить наждачной бумагой участок панциря на голове таракана и закрепить суперклеем электроды. Затем на спину таракана прикрепляется специальный «рюкзачок» с электроникой. Напоследок ребенку предлагается убрать таракану усы-антенны и поставить на их место крошечные серебряные электроды.
После этой операции, указывают создатели, таракан попадает в полную власть ребенка. Движения контролируются электродами в антеннах, которые принимают беспроводной сигнал со смартфона. На нейроны таракана направляются слабые электрические импульсы. Тем не менее, контроль над насекомым окажется недолгим, поскольку через пару минут таракан ощутит, что органы чувств обманывают его, преодолеет электронное наваждение.
Некоторые ученые полагают, что новая забава противоречит базовым этическим принципы, как минимум потому что причиняет страдания насекомому.
Источник
Исследователи предложили использовать тараканов-киборгов для поисково-спасательных операций
Международная команда исследователей разработала компьютерную систему управления живыми насекомыми с целью использовать их в поисково-спасательных операциях для поиска выживших в завалах людей. Работа с описанием системы опубликована на сайте препринтов arXiv.
Учёные давно ищут способы эффективного поиска людей, оказавшихся под завалами после природных бедствий и других катастроф – землетрясений, пожаров, наводнений. Самому выкарабкиваться из-под завала не всегда возможно и очень опасно, а на поиски выживших уходит драгоценное время. Мелким насекомым гораздо легче передвигаться в таких условиях, поэтому исследователи решили попробовать приспособить в помощники спасателям тараканов.
Разработанная система комбинирует технологию микрокомпьютеров с природными данными мадагаскарских шипящих тараканов. Это большие тараканы тёмно-коричневого цвета. Их самцы шипят во время брачных игр, а самки – в случае опасности. При этом, что удобно для данной задачи, у них нет крыльев.
В разработанном инженерами рюкзачке для тараканов находятся инфракрасная камера, чип связи, датчик CO2, микроконтроллер, флэш-память, ЦАП и блок инерциальных измерений. Рюкзачок крепится на спину насекомого, а электроды от него имплантируются в церки – похожие на антенны придатки на голове. Обычно таракан при помощи церок обследуют своё окружение в непосредственной близости на наличие препятствий, и принимают решение о том, куда поворачивать. Электроды отправляют насекомому сигналы, заставляющие таракана поворачивать в нужном направлении.
На испытаниях исследователи занимались проведением тараканов в нужное место лабиринта и поисками лежащих там людей. В прошивку устройства вводилось общее направление движение, а затем система переходила в автономный режим, и принимала решения на основании показаний датчиков. У исследователей получилось найти «жертву» в 94% случаев. Они считают, что определённым образом улучшив устройство, смогут использовать его в реальных спасательных операциях.
Источник
Таракана-киборга с тепловой камерой научили искать людей
Thanh Tran-Ngoc et al. / arXiv.org, 2021
Инженеры создали рюкзачок, который крепится на спину таракана и позволяет управлять им при помощи электростимуляции. В нем также есть инфракрасная камера и алгоритм навигации, с помощью которого киборга можно использовать для поиска людей по излучаемому ими теплу. Статья опубликована на arXiv.org.
Инженеры не первое десятилетие пытаются создавать микророботов размером с насекомых. В последние годы этим направлением уже заинтересовались и крупные компании, такие как Rolls-Royce, и финансируемые ими разработки уже показывают неплохие результаты. Но пока практическое применение микророботов упирается в нехватку достаточно компактных компонентов, особенно актуаторов и источников питания. Часть научных групп решает эту проблему напрямую, миниатюризируя нужные технологии, а DARPA даже объявило конкурс на несколько десятков миллионов долларов, направленный на разработку компонентов и целых роботов. Но есть и другой подход, при котором за основу берется живой организм, умеющий эффективно перемещаться, а в него с помощью электродов интегрируются электронные модули. Чаще всего для этого используют жуков и тараканов, хотя есть и примеры такой интеграции с летающими насекомыми.
Инженеры из Сингапура, Китая, Германии и Великобритании под руководством Хиротаки Сато (Hirotaka Sato) из Наньянского технологического университета создали на основе мадагаскарского таракана (Gromphadorhina portentosa) киборга, который может перемещаться по заданному маршруту и находить людей по пути.
Таракан с рюкзачком
Thanh Tran-Ngoc et al. / arXiv.org, 2021
Помимо электродов в рюкзачке таракана расположены микроконтроллер с акселерометром, Bluetooth-антенна, аккумулятор и инфракрасная камера с разрешением 32 на 32 пикселя. Также на нем закреплено три инфракрасных метки — они нужны для точного отслеживания положения. Для этого инженеры использовали внешнюю систему слежения, состоящую из нескольких камер, с помощью которых система в реальном времени рассчитывает трехмерное положение маркеров в пространстве.
На микроконтроллере киборга работает простой алгоритм навигации. Авторы задавали ему координаты точек назначения, а от системы отслеживания движений он получал собственное местоположение и угол относительно цели. Если угол отличается от нулевого на величину, превышающую заданный порог, алгоритм дает команду на электростимуляцию, чтобы таракан повернул обратно. А если он замедлился или застрял и скорость снизилась ниже пороговой, стимуляции подвергаются обе церки, чтобы таракан ускорился.
Помимо алгоритма навигации авторы также разработали алгоритм обнаружения человека. Он работает в два этапа. На первом он определяет, что в поле зрения камеры в принципе находится объект, потенциально представляющий интерес. Для «срабатывания» алгоритма необходимо, чтобы в кадре находилось более 15 пикселей с температурой от 28 до 38 градусов Цельсия. Затем кадр анализируется с помощью алгоритма на основе метода опорных векторов, который был обучен на инфракрасных изображениях людей.
Разработчики продемонстрировали работу киборга, симулировав поисково-спасательную операцию. Таракана запустили на пол с расставленными высокими и низкими препятствиями и несколькими точками, представляющими интерес для спасателей, в части из которых были люди. В результате таракан обошел все точки и успешно определил, в каких из них находились люди, а не другие теплые предметы, такие как микроволновая печь. Авторы выложили видео с тестированием на Dropbox.
Симулированная зона поисково-спасательной операции
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