Cyborginiai vabzdžiai – naujas proveržis gelbėjimo operacijose

Cyborginiai vabzdžiai – inovacijos gelbėjimo misijose

Stichinių nelaimių, tokių kaip žemės drebėjimai, griūtys ar kasyklų avarijos, metu vienas didžiausių iššūkių gelbėtojams – surasti gyvus likusius žmones po griuvėsiais. Šiandien nauji moksliniai tyrimai leidžia į sceną žengti netikėtam herojui: nuotoliniu būdu valdomiems cyborginiams vabalams, kurie gali iš esmės pakeisti paieškos ir gelbėjimo operacijas.

Australijos Kvinslando ir Naujojo Pietų Velso universitetų kartu su Nanyang technologijos universitetu Singapūre tyrėjų grupė sukūrė cyborginius vabalus, dar vadinamus „ZoBorgais“. Šie vabzdžiai geba judėti sudėtinguose, net ir pažangiausiems robotams sunkiai įveikiamuose reljefuose.

Moksliniai pagrindai ir inžinerinės naujovės

Tyrimuose dėmesys skiriamas juodviriui vabalui (Zophobas morio), dar žinomam kaip „superkirmėlė“. Maždaug 3 cm ilgio vabzdys pasižymi išskirtinėmis evoliucinėmis savybėmis – lanksčiais lipniais pėdų padėklais ir stipriais kabliukais, leidžiančiais jam laisvai judėti ankštose, kliūčių pilnose vietovėse, kurios neprieinamos tradiciniams robotams. Šias biologines savybes tyrėjai pritaikė pritvirtindami mikroschemų „kuprines“, kurios siunčia tikslius elektros impulsus vabalo ūsams ir sparnams (elytrams).

Tokia nuotolinė valdymo sistema suteikia iki šiol neregėtą judėjimo kontrolės lygį. Stimuliuojant ūsus, vabzdžiui galima nurodyti pasukti, sulėtinti žingsnį ar pajudėti atgal. Tam tikrų elytrų aktyvavimas leidžia judėti pirmyn ar pasukti į šoną. Visi šie veiksmai valdomi žaidimų pultu, todėl nuotolinis valdymas tampa paprastas ir intuityvus.

Rezultatai ir pranašumai prieš robotus

Tyrimas, paskelbtas žurnale Advanced Science, parodė įspūdingus rezultatus. ZoBorgai 92% sėkmės rodikliu įveikė kliūtis, tokias aukštas kaip patys vabzdžiai – tai itin svarbu gelbėjimo misijose tarp griuvėsių. Pereiti iš horizontalios ant vertikalios plokštumos pavyko 71,2% atvejų – geriau nei daugeliui miniatiūrinių robotų ar senesnių cyborgų-insektų modelių.

Inžinierius Lachlan Fitzgerald iš Kvinslando universiteto sako: „Miniatiūriniai robotai dažnai klysta bandydami judėti iš lygios į vertikalią dangą, tačiau ZoBorgai tai atlieka natūraliai dėl milijonus metų trukusios evoliucijos.“ Tokia biologinių ir technologinių galimybių sąveika ypač naudinga, kai reikia tiksliai judėti, ieškant įstrigusių ar sunkiai pasiekiamų žmonių.

Biologinės įžvalgos ir galimybės

Juodviriai vabalai žinomi ne tik dėl judėjimo įgūdžių. Daugelyje pasaulio šalių jie ir jų lervos („superkirmėlės“) vertinami kaip maistingas baltymų bei riebalų šaltinis. Įspūdinga ir tai, kad jų lervos geba virškinti polistireną – populiarią plastiko taršos formą. Nors tokia dieta vabzdžiams nėra naudinga, jų virškinimo proceso tyrimai gali atverti naujų galimybių tvarkant plastiko atliekas visame pasaulyje.

Tyrime taip pat pabrėžiama, kad cyborginiai vabzdžiai sumažina sudėtingos robotų įrangos poreikį, išnaudodami natūralius vabalo jutiklius: išorinio griaučio mechanoreceptorius ir jautrius kojų sensorius, gebančius aptikti vibracijas bei liesti daiktus – ypač svarbu dirbant su griuvėsiais ar nenuspėjamomis kliūtimis.

Ateities perspektyvos: daugiau autonomiškumo ir jutiklių

Kitas žingsnis – didesnio cyborginių vabzdžių autonomiškumo užtikrinimas. Tyrėjai siekia integruoti inercijos matavimo jutiklius (IMU), kad realiu laiku gautų duomenis apie pagreitį ir judėjimo kryptį, o tai pagerins valdymą ir esant ribotai vaizdo informacijai. Prisitaikius miniatiūrines kameras, vabzdžiai galėtų atpažinti žmones ir perduoti itin svarbią informaciją gelbėtojams.

Šie pasiekimai skatina ir robotikos plėtrą – remiantis vabzdžių anatomija ir elgesiu ateityje gali atsirasti autonominiai robotai su vibruojančiais „ūsais“ ar lanksčiomis galūnėmis, skirti naršyti pavojingose zonose.

Etikos aspektai

Viso tyrimo metu buvo laikomasi aukštų etikos standartų ir rūpinamasi gyvūnų gerove. Vabzdžiai buvo laikomi optimaliomis laboratorinėmis sąlygomis, jų mityba buvo sudaryta iš kviečių sėlenų ir šviežių vaisių. Pasibaigus eksperimentams, jie buvo toliau prižiūrimi ir sulaukė savo natūralaus gyvenimo laikotarpio, kuris siekia apie tris mėnesius.

Išvados

Cyborginių vabalų technologija – reikšmingas žingsnis biologijos, robotikos ir gelbėjimo sričių sankirtoje. Sujungus natūralų vabzdžio mobilumą su programuojamu valdymu, šie maži biohibridiniai gelbėtojai gali iš esmės pagerinti gelbėjimo efektyvumą sudėtingose ir nenuspėjamose situacijose. Nors robotų-superherojų idėja dažnai siejama su fantastika, šiandien matome, kad gelbėjimo robotika gali būti miniatiūrinė – ir potencialiai gelbstinti gyvybes.