Immaginate di essere intrappolati sotto le macerie dopo un terremoto, e di vedere avvicinarsi uno scarafaggio ricoperto di componenti elettronici, con un ago a molla sul dorso. Questo prototipo di « paramedico cyborg », battezzato « Paraborg », potrebbe un giorno portare un aiuto vitale a vittime difficili da raggiungere per i soccorritori. I suoi ideatori della University of Queensland, in Australia, ne hanno descritto i risultati sulla rivista Advanced Science.
- Il prototipo Paraborg è uno scarafaggio cyborg che potrebbe soccorrere vittime intrappolate sotto le macerie.
- Elettrodi sulle antenne e sui cerci guidano l’insetto, e ogni cyborg porta una telecamera o un iniettore.
- Nei test, gli scarafaggi hanno completato sempre il percorso e hanno iniettato il bersaglio nel 72% dei casi.
- Restano da risolvere comunicazione, autonomia, dosaggi e sicurezza prima di un uso sulle persone.
Un insetto che già sa muoversi
Da decenni, gli scienziati cercano di sviluppare insetti cyborg, cioè insetti modificati da un’interfaccia elettronica. Per T. Thang Vo-Doan, direttore del Biorobotics Lab della University of Queensland, a Brisbane, questi insetti offrono « una scorciatoia per aggirare alcuni dei problemi più ardui della robotica ». Costruire un robot delle dimensioni di un insetto capace di « muoversi in modo affidabile tra le macerie, superare superfici irregolari, rialzarsi dopo una caduta, trasportare la propria energia e avere ancora spazio per sensori utili » rimane, secondo lui, « straordinariamente difficile ».
Piuttosto che riprodurre meccanicamente ogni parte del corpo di un insetto, i ricercatori possono quindi innestare un’interfaccia elettronica su un animale che già possiede queste capacità. Lavori precedenti hanno dimostrato che è possibile dirigere coleotteri e falene, ma questi servivano soprattutto come piattaforme passive di sensori.
Nel 2023, Vo-Doan e il suo collega Thanh Nho Do parlavano di insetti cyborg per ricerca e soccorso poco prima della conferenza internazionale IEEE sulla robotica e l’automazione (ICRA). Si sono allora posti una domanda: « Cosa succede dopo che un insetto ha trovato una vittima intrappolata? » Poteva andare oltre la semplice localizzazione e portare una forma di assistenza mentre i soccorritori tentano di raggiungerla?
Degli scarafaggi giganti al servizio del soccorso
Per rispondere a questa domanda, i ricercatori hanno lavorato con scarafaggi giganti scavatori (Macropanesthia rhinoceros), originari dell’Australia. Avevano bisogno di un insetto capace di portare un carico significativo, superiore alla metà del suo peso. Pesando circa 40 grammi, questa specie è la più pesante al mondo tra gli scarafaggi, e le sue dimensioni facilitano il posizionamento delle interfacce.
Agli scarafaggi è stata applicata un’elettronica leggera, compresi elettrodi impiantati nelle antenne e in piccoli appendici a forma di coda, i cerci. Attivati senza fili tramite un controller per videogiochi, questi elettrodi permettono di far girare l’insetto a sinistra o a destra, farlo avanzare o fermarlo.
Alcuni insetti portavano una telecamera wireless, altri un iniettore comandato a distanza. Una molla spinge una siringa riempita di farmaco verso un bersaglio vicino. Una reazione chimica nella siringa genera quindi una spinta di diossido di carbonio, la cui pressione spinge il contenuto nel bersaglio. I Paraborg sono progettati per lavorare in squadra, alcuni trasportando una telecamera, altri un iniettore carico di farmaci potenzialmente vitali.
Gli scienziati hanno scelto di non combinare telecamera e iniettore sullo stesso scarafaggio, perché il peso e l’ingombro avrebbero potuto comprometterne la mobilità su terreni complessi. Questa doppia elettronica avrebbe anche aumentato il consumo di energia, riducendo la durata operativa. Prevedono quindi un approccio a sciame, con cyborg specializzati in ruoli complementari.
Durante test di fattibilità, i Paraborg sono riusciti a percorrere 2,5 metri passando tre punti di controllo, prima di sparare i loro aghi su un bersaglio in silicone di 8 per 10 centimetri. Su 25 tentativi, gli scarafaggi hanno completato il percorso ogni volta e hanno effettuato l’iniezione nel 72% dei casi.
Ancora numerose sfide pratiche
Vo-Doan e i suoi colleghi desiderano ora risolvere diversi problemi concreti: compensare i movimenti delle vittime, stabilire comunicazioni wireless affidabili all’interno di strutture crollate e guidare i cyborg mentre attraversano ambienti pieni di detriti e polvere. L’autonomia diventerà, secondo lui, sempre più importante, soprattutto se i ricercatori vorranno pilotare più cyborg contemporaneamente.
Il ricercatore ricorda che questi insetti rimangono esseri viventi. « Non li pilotiamo come robot a ruote convenzionali », spiega. « La stimolazione elettrica influenza la loro direzione, ma l’insetto genera e controlla ancora gran parte della propria locomozione. » Per compensare queste variabili, i Paraborg avranno bisogno di sistemi integrati più performanti, capaci di determinare la loro posizione e monitorare le loro azioni.
Vo-Doan tiene inoltre a relativizzare la portata di questi lavori: « Non stiamo suggerendo che si tratti di un dispositivo medico pronto per essere utilizzato sulle persone oggi. » La scelta dei farmaci e dei dosaggi, la sterilità, la sicurezza degli aghi, l’affidabilità e la regolamentazione rimangono questioni aperte.
