Барбара Мадзолай, робототехник из Итальянского технологического института (IIT) в Генуе, с самого начала своей карьеры черпает вдохновение в природе. Сегодня она отстаивает новый подход — робототехнику устойчивости, представленный в манифесте, опубликованном в июле в Nature Machine Intelligence.
Роботы, вдохновленные живой природой
Биолог по образованию, Барбара Мадзолай сменила направление благодаря неожиданной возможности и стала одной из пионеров биовдохновленной робототехники, которая опирается на решения, разработанные живой природой. Она создавала роботов, вдохновленных осьминогами, корнями растений и даже семенами. «Меня всегда восхищали живые организмы, невероятное разнообразие решений природы, отобранных эволюционным процессом», — говорит она.
После получения степени магистра биологии в университете Пизы она с 1999 года работает научным ассистентом у Паоло Дарио, признанного специалиста в этой области. Она начинает с разработки датчиков, а затем роботов для мониторинга воздуха, воды и почвы. В 2004 году ее повышают до ассистента профессора, и она участвует в создании мягкого робота, вдохновленного осьминогом. «Мы предложили его как парадигму для продвижения идеи мягкой робототехники: показать, что [роботы] могут быть мягкими, но при этом оказывать значительное воздействие на окружающую среду, как это делает животное», — утверждает она.
В 2009 году она становится руководителем группы в Центре микробиоробототехники IIT, а два года спустя, после защиты докторской диссертации по микросистемной инженерии в римском университете Тор Вергата, возглавляет этот центр.
Модель корней
Впоследствии растения заняли важное место в ее работе. Мадзолай привлекла способность корней эффективно исследовать подземное пространство — способность, которую она представляет возможной перенести на машины, используемые для экологического моделирования и точного земледелия. По ее словам, корни продвигаются только своим очень тонким кончиком, в то время как их более толстое основание остается неподвижным, что значительно снижает энергию, необходимую для прохождения сквозь почву, по сравнению с обычным буром, который толкает всю конструкцию с поверхности.
Чтобы воспроизвести этот принцип, ее команда разработала миниатюрный 3D-принтер, размещенный на конце робота. Он подает термопластичную нить через нагретое сопло и строит позади себя тело в форме змеи. На конце также установлены датчики, позволяющие избегать препятствий и обнаруживать поблизости питательные вещества или воду. Исследовательница подчеркивает, что растения остаются в движении на протяжении всей своей жизни: «Они действительно растут всю жизнь. Они адаптируют свою морфологию, свое поведение к внешней среде; они ремонтируют, воспринимают, общаются».
Более устойчивая робототехника
По мнению Барбары Мадзолай, многие современные технологии, включая пластики и автомобильные аккумуляторы, были разработаны с минимальным учетом их воздействия на окружающую среду в конце жизненного цикла. Она хочет избежать, чтобы робототехника пошла по тому же пути. Робототехника устойчивости основывается на трех столпах: ограничение воздействия роботов на окружающую среду, обеспечение их доступности для людей из всех стран и всех социально-экономических условий, а также обеспечение их «симбиотичности», то есть пользы как для людей, так и для природы.
Конкретно она предлагает интегрировать понятие жизненного цикла в проектирование роботов, чтобы по окончании срока службы эти машины можно было повторно использовать, переработать или они были биоразлагаемыми. Она уверена, что средства для достижения этого существуют и что такое видение вдохновит будущих робототехников. «Есть молодые люди, которые действительно хотят работать в этой области, потому что это будущее, их будущее», — заключает она. Перед лицом угрозы ухудшения состояния окружающей среды «они хотят разработать что-то, что может помочь».
