Набор для превращения таракана в киборга за 99$
В США в ноябре стартуют продажи 99-долларового набора, который позволит в домашних условиях превратить таракана в радиоуправляемого киборга. Компания Backyard Brains предлагает использовать подключаемый к усикам насекомого микроконтроллер, который позволяет через Bluetooth-интерфейс разворачивать животное в нужном направлении. Подробности приводит британское издание The Daily Mirror.
Прибор имеет сравнительно небольшие размеры и устанавливается прямо на спине таракана. Для опытов рекомендуется использовать крупных насекомых рода Blaberus, которые продаются той же компанией отдельно.
Два электрода соединяются с усиками таракана, после чего управляемый через беспроводной модуль микроконтроллер подает через электроды стимулирующие сигналы к нейронам усиков. Сигналы от усиков нервная система таракана интерпретирует как столкновение с препятствием. Насекомое отворачивает влево или вправо в зависимости от того, какой усик соприкоснулся с предметом или получил электрический импульс.
Специальное приложение для смартфона позволяет владельцу устройства экспериментировать с амплитудой и формой импульсов, изучая способность нервных клеток реагировать на разные сигналы. В режиме активного управления на экране появляется схематический рисунок насекомого. Для поворота таракана необходимо коснуться соответствующей стороны рисунка пальцем.
Плату с микроконтроллером и электродами с таракана можно снять без вреда для животного, а ее установка, как утверждает производитель, по силам большинству неспециалистов.
Видео работы системы управления тараканом-киборгом
Разработчики предупреждают, что через некоторое время (как правило, около нескольких минут) тараканы перестают реагировать на команды, но путем изменения формы импульсов этот эффект можно минимизировать. Кроме того, поскольку RoboRoach позиционируется как образовательный проект, явление адаптации само по себе может быть предметом исследования.
Компания Backyard Brains производит устройства, которые позволяют в домашних или школьных условиях ознакомиться с основами нейробиологических экспериментов. Кроме тараканов-киборгов RoboRoach, организация поставляет наборы для электрофизиологических исследований. В качестве подопытных при этом тоже предлагается использовать именно тараканов. Беспозвоночные животные применяются и в «большой» нейронауке в связи с относительной простой нервной системы и удобством манипуляций (в крупные нервные клетки легче попасть электродами).
Несколько зоозащитных организаций обвинили Backyard Brains в жестоком обращении с животными. В ответ на это представители компании заявили, что образовательная ценность разработки компенсирует необходимость таких манипуляций, как отрезание конечности у таракана (предварительно подвергнуто анестезии погружением в холодную воду).
В 2012 году специалисты Backyard Brains представили систему для электрофизиологических исследований The SpikerBox. Она стоит 160 долларов США, что намного дешевле используемого в научных лабораториях оборудования. Система была описана в научном журнале PLoS One. В статье указывалось, что систему The SpikerBox поддержал специальным грантом Национальный институт психического здоровья, эксперты которого сочли оправданным создание недорогой и простой в использовании учебной модели.
Еще один проект по созданию радиоуправляемых тараканов был реализован в начале лета 2013 года другой группой энтузиастов. Специалисты из университета Северной Каролины сделали упор не на образовательную ценность подобного опыта, а на создание системы, которая позволяет направлять насекомых на нужную траекторию и автоматически следить за удержанием тараканов на правильным курсе. Разработчики утверждают, что такие тараканы могут найти применение при проведении спасательных работ в завалах, возникших при обрушении зданий.
Источник
Как быстро сделать из таракана киборга
На Kickstarter со вчерашнего дня открылся сбор средств на любопытный проект RoboRoach от небольшого стартапа Backyard Brains: все, кто хотел бы использовать домашних тараканов с пользой, могут получить от авторов комплект электроники, который можно приклеить на спину насекомому и управлять им со своего смартфона.
Выглядит киборг-таракан примерно так:
Как можно понять из объяснения, «навигационные» способности тараканов зависят от их длинных усиков-антенн, которые являются подобием физических локаторов препятствий — проще говоря, таракан натыкается на препятствие усиками, решает, что перед ним преграда и его природный инстинкт диктует ему необходимость повернуть, чтобы обогнуть её.
Схематично физиология этого процесса представлена на схеме ниже:
Создатели проекта предлагают всем желающим комплект весом 4.5 грамма из управляющей платы, трёх электродов и литиевого аккумулятора. Располагая тараканом, электроды следует укрепить на его усиках, плату приклеить к спинке насекомого; аккумулятор сообщает энергию для беспроводной коммуникации и электрических импульсов, подаваемых на усики, в течение 12 часов. После этого в течении некоторого времени (произойдет адаптация) тараканом можно управлять с телефона под управлением Android или iOS
Сам комплект выглядит так:
А процесс операции над тараканом показан на видео ниже:
Подчеркивается, тем не менее, что RoboRoach не игрушка, а серьёзный инструмент для изучения работы мозга. Для тех, кто пожертвует на проект 150$ авторы, помимо самого комплекта электроники, обещают прислать еще упаковку готовых тараканов-киборгов; правда, только в пределах США — насекомые плохо переносят перелёты.
Источник
Как создать киборга из таракана: наглядное пособие
Краудфандинговый ресурс Kickstarter очень часто радует разработками в разных областях. Среди последних вспоминается универсальный крепеж Clipless и самое маленькое зарядное устройство в мире Fuel Micro Charger. Но разработка команды Backyard Brains удивляет еще больше. Согласитесь, не каждый может подковать блоху превратить живого американского таракана в киборга.
Идея совсем не новая. Еще до Backyard Brains многие мечтали освоить управление силой мысли. В начале апреля ученым из Гарвардской медицинской школы даже удалось заставить крысу шевелить хвостом.
Устройство под названием RoboRoach позволит управлять насекомыми с помощью смартфона. Те, кто в школе не прогуливал уроки биологии, наверное, знают, что насекомые «видят» мир через усики и с помощью запахов. Упираясь усиками в какой-нибудь предмет, который встречается на пути, в мозг насекомого направляется определенный сигнал и оно меняет свой курс.
Специально разработанное Backyard Brains устройство подает на усики насекомого (в нашем случае таракана) электрический сигнал и он разворачивается в нужную сторону.
После небольшого хирургического вмешательства управление насекомым может осуществляться с помощью любого мобильного устройства под управлением ОС Android или iOS.
В конфигурацию RoboRoach входит печатная плата, батарея и три набора электродов. Сигнал с мобильного устройства, для которого разработано специальное приложение, поступает на печатную плату посредством модуля беспроводной связи Bluetooth LE. Стоит отметить, что электроды должны быть имплантированы непосредственно к голове и усикам насекомого.
Набор для создания универсального солдата таракана обойдется все желающим в 100 долларов. Напомним, что для начала массового производства Backyard Brains еще предстоит собрать 10 тысяч долларов. На момент написания новости собрано всего 3043 доллара.
На приведенном ниже видео детально рассказывается об операции по имплантации электродов.
Источник
Тараканов-киборгов использовали в качестве пикселей
Yuga Tsukuda et al., University of Tsukuba
Японские инженеры предложили объединять в рой тараканов с имплантатами для управления движением. Их можно использовать одновременно, например, для выстраивания в фигуры и отображения информации, или для подмены тараканов, перестающих выполнять команды. На разработку обратило внимание издание IEEE Spectrum.
Инженеры достаточно давно умеют управлять насекомыми с помощью имплантатов. В основном для этого используется электростимуляция усиков, которую насекомое воспринимает как столкновение с препятствием. После этого оно поворачивает в сторону, поэтому такая стимуляция позволяет управлять направлением движения. Также есть методы управления при помощи прямой элеткростимуляции мышц отдельных ног или оптической стимуляции нейронов. Однако потенциальные применения насекомых-киборгов исследуются не так активно, как технические аспекты управления.
Японские инженеры из Университета Цукубы под руководством Ёити Отиай (Yoichi Ochiai) предложили несколько новых применений для тараканов с имплантатами для управления. Авторы использовали несколько мадагаскарских тараканов и на каждом из них помимо имплантата и платы управления они закрепили уникальные матричные штрихкоды. Благодаря этому, а также камере над тараканами, алгоритм управления может отслеживать положение каждого таракана и давать ему персональные команды.
Самое необычное применение, которое предложили инженеры — это использование управляемых тараканов в качестве интерфейса. Они показали, что насекомых можно выстраивать в нужные фигуры, отслеживая их положение и давая им команды на повороты. Например, в ролике можно видеть, как тараканы выстроились в букву X и выступали в качестве пикселей. В этом примере авторы использовали только пять насекомых, но для большей точности можно использовать большее количество. В другой демонстрации на насекомого прикрепили маркер, который соприкасался с бумажным листом, на котором стоял таракан. Управляя движением такого таракана, они смогли рисовать на поверхности листа нужные им фигуры.
Еще один способ вывода информации, который продемонстрировали авторы — передвигание пластиковой сферы. Во время экспериментов они использовали только одну сферу, которую тараканы толкали вперед, но потенциально их может быть много, благодаря чему их можно использовать как пиксели. Также во время этих экспериментов исследователи показали преимущество роя из насекомых. Иногда одно из них может повернуть в другую сторону или перестать идти. В таком случае его работу может продолжить другое насекомое из роя, находящееся неподалеку.
Инженеры также работают над созданием других носимых или имплантируемых устройств для насекомых. Например, в этом году две разные группы разработчиков представили носимую Bluetooth-камеру для жуков и устройство для сброса датчиков в полете, закрепляемое на мотыльке.
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