Wyobraź sobie, że jesteś uwięziony pod gruzami po trzęsieniu ziemi i widzisz zbliżającego się karalucha pokrytego elektroniką, niosącego na grzbiecie sprężynową igłę. Ten prototyp „cyborgowego ratownika medycznego », nazwany „Paraborg », pewnego dnia może dostarczyć kluczową pomoc ofiarom, do których trudno dotrzeć ekipom ratunkowym. Jego twórcy z University of Queensland w Australii opisali wyniki w czasopiśmie Advanced Science.
Owad, który już potrafi się poruszać
Od dziesięcioleci naukowcy próbują rozwijać cyborgowe owady, czyli owady zmodyfikowane za pomocą interfejsu elektronicznego. Dla T. Thanga Vo-Doana, kierownika Biorobotics Lab na University of Queensland w Brisbane, te owady oferują „skrót pozwalający obejść niektóre z najtrudniejszych problemów robotyki ». Zbudowanie robota wielkości owada, który mógłby „reliabilnie poruszać się w gruzach, pokonywać nierówne powierzchnie, podnosić się po upadku, transportować własną energię i mieć jeszcze miejsce na przydatne czujniki » jest, jego zdaniem, „niezwykle trudne ».
Zamiast mechanicznie odtwarzać każdą część ciała owada, badacze mogą więc wszczepić interfejs elektroniczny zwierzęciu, które już te zdolności posiada. Wcześniejsze prace wykazały, że możliwe jest sterowanie chrząszczami i ćmami, ale służyły one głównie jako pasywne platformy sensorów.
W 2023 roku Vo-Doan i jego kolega Thanh Nho Do mówili o cyborgowych owadach do poszukiwań i ratownictwa tuż przed międzynarodową konferencją IEEE dotyczącą robotyki i automatyzacji (ICRA). Zadali sobie wtedy pytanie: „Co się dzieje, gdy owad znajdzie uwięzioną ofiarę? » Czy mógłby wyjść poza samą lokalizację i zapewnić jakąś formę pomocy, zanim ekipy ratunkowe dotrą na miejsce?
Olbrzymie karaluchy w służbie ratownictwa
Aby odpowiedzieć na to pytanie, badacze pracowali z olbrzymimi karaluchami ryjkowcami (Macropanesthia rhinoceros), pochodzącymi z Australii. Potrzebowali owada zdolnego unieść znaczący ładunek, przekraczający połowę jego wagi. Ważący około 40 gramów, ten gatunek jest najcięższym karaluchem na świecie, a jego rozmiar ułatwia montaż interfejsów.
Karaluchy wyposażono w lekką elektronikę, w tym elektrody wszczepione w czułki i małe wyrostki w kształcie ogona, zwane przysadkami odwłokowymi. Aktywowane bezprzewodowo za pomocą kontrolera do gier, elektrody te pozwalają skręcać owada w lewo lub prawo, zmuszać go do ruchu do przodu lub zatrzymania.
Niektóre owady niosły bezprzewodową kamerę, inne zdalnie sterowany iniektator. Sprężyna wystrzeliwuje strzykawkę wypełnioną lekiem w kierunku pobliskiego celu. Reakcja chemiczna w strzykawce generuje następnie podmuch dwutlenku węgla, którego ciśnienie wypycha zawartość do celu. Paraborgi są zaprojektowane do pracy zespołowej, niektóre transportują kamerę, inne iniektator naładowany potencjalnie ratującymi życie lekami.
Naukowcy zdecydowali się nie łączyć kamery i iniektora na jednym karaluchu, ponieważ waga i gabaryty mogłyby utrudnić jego mobilność w trudnym terenie. Ta podwójna elektronika zwiększyłaby również zużycie energii, skracając czas działania. Rozważają więc podejście rojowe, ze specjalizowanymi cyborgami o uzupełniających się rolach.
Podczas testów wykonalności Paraborgi z powodzeniem pokonały 2,5 metra, mijając trzy punkty kontrolne, po czym wystrzeliły swoje igły w silikonowy cel o wymiarach 8 na 10 centymetrów. W 25 próbach karaluchy za każdym razem ukończyły trasę i dokonały iniekcji w 72% przypadków.
Wiele praktycznych wyzwań wciąż przed nami
Vo-Doan i jego współpracownicy chcą teraz rozwiązać kilka praktycznych problemów: kompensować ruchy ofiar, zapewnić niezawodną komunikację bezprzewodową wewnątrz zawalonych struktur oraz prowadzić cyborgi podczas pokonywania środowisk wypełnionych gruzem i pyłem. Autonomia stanie się, jego zdaniem, coraz ważniejsza, zwłaszcza jeśli naukowcy będą chcieli sterować kilkoma cyborgami jednocześnie.
Badacz przypomina, że te owady pozostają żywymi istotami. „Nie sterujemy nimi jak konwencjonalnymi robotami na kołach – wyjaśnia. Stymulacja elektryczna wpływa na ich kierunek, ale owad wciąż generuje i kontroluje znaczną część własnej lokomocji. » Aby zrekompensować te nieprzewidywalności, Paraborgi będą potrzebować bardziej zaawansowanych systemów pokładowych, zdolnych określać swoją pozycję i monitorować swoje działania.
Vo-Doan chce również zachować dystans do zakresu tych prac: „Nie sugerujemy, że jest to urządzenie medyczne gotowe do użycia na ludziach już dziś. » Wybór leków i dawek, sterylność, bezpieczeństwo igieł, niezawodność i regulacje prawne pozostają otwartymi kwestiami.
