können pilze auch roboter steuern? das aufkommen eines roboters, der pilze und computer kombiniert｜technologiebeobachtung
2024-09-04
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cover-nachrichtenreporter che jiazhu
ein „fünfbeiniger roboter“ in form eines seesterns bewegt sich langsam auf dem holzboden. wie durch ein wunder wird dieser roboter nicht mit batterien betrieben oder an eine stromquelle angeschlossen, sondern durch von pilzen gesendete signale gesteuert. szenarien, die scheinbar nur in science-fiction-filmen vorkommen, werden möglich.
laut science and technology daily haben forscher der cornell university in den usa zuvor erfolgreich einen „biohybrid-roboter“ aus pilzen und computern entwickelt. ein solcher roboter kann die elektrischen signale der pilze in digitale befehle umwandeln. der entsprechende artikel wurde in der neuesten ausgabe der zeitschrift science robotics veröffentlicht.
pilz-„biohybridroboter“ quelle: cornell university, usa
wie steuern pilze roboter?
der roboter bewegt sich, wenn er licht ausgesetzt wird, und erzeugt elektrische impulse.
pleurotus eryngii ist einfach zu züchten und zu pflegen und eignet sich besser für die verwendung in robotern. daher kultivierten forscher zunächst myzel aus pleurotus eryngii, das heißt, sie verbanden das myzel im unterirdischen teil des pilzes, um filamente zu bilden, die zwischen ihnen kommunizieren können und führen sie seine hyphen dazu, auf einem 3d-gedruckten gerüst voller elektroden zu wachsen. die miteinander verbundenen hyphen senden als reaktion auf veränderungen in ihrer umgebung elektrische impulse aus, ähnlich wie die impulse, die neuronen im gehirn aussenden, um miteinander zu kommunizieren.
das myzelnetzwerk ist mit elektroden verbunden, deren elektrische impulse mit einer computerschnittstelle kommunizieren können. der computer wandelt diese elektrischen impulse dann in digitale befehle um, die an die ventile und motoren des roboters gesendet werden und ihnen sagen, was sie tun sollen, beispielsweise vorwärts oder rückwärts.
die art und weise, wie computer elektrische impulse in befehle umwandeln, wurde von der funktionsweise tierischer neuronen inspiriert, die elektrische impulse in unserem gehirn in motorische funktionen umwandeln, beispielsweise in das bewegen von gliedmaßen. wenn dieser ansatz in einer pilz-computer-schnittstelle verwendet wird, ermöglicht er die kommunikation zwischen dem myzel und dem roboter. wenn die forscher das myzel mit licht von außen beleuchten, sendet das myzel elektrische impulse aus und reagiert, wodurch sich der roboter bewegt.
„pilze mögen kein licht und wachsen an dunklen orten“, sagte robert shepherd, ein ingenieur der cornell university und einer der autoren der studie. „weil sie wirklich kein licht mögen, geben sie ein starkes signal.“ uv-licht auf die pilz-computer-schnittstelle, das elektrische signal, auf das der pilz reagiert, wird stärker, wodurch sich der roboter schneller bewegt.
myzel unter dem mikroskop quelle: internet-screenshot
biohybrid-roboter
ein aufstrebendes forschungsgebiet
es wird berichtet, dass „biohybridroboter“ ein aufstrebendes forschungsgebiet sind, bei dem pflanzen-, tier- und pilzzellen mit synthetischen materialien kombiniert werden, um roboter zu schaffen. die hohen kosten und ethischen probleme, die mit der verwendung tierischer zellen verbunden sind, sowie die langsame reaktion pflanzlicher zellen auf äußere reize stellen jedoch bisher herausforderungen dar, und pilze könnten der schlüssel zur lösung dieser probleme sein.
pilze können mit extremen bedingungen zurechtkommen, sagte anand mishra, ingenieur an der cornell university und weiterer autor der studie. pilzzellen können in sehr salzhaltigem wasser oder extremer kälte überleben, wodurch pilz-biohybrid-roboter in extremen umgebungen bessere leistungen erbringen könnten als tier- oder pflanzen-biohybrid-roboter.
im bereich der umweltüberwachung hat dieser pilzartige „biohybridroboter“ außerordentliches potenzial gezeigt. seine extrem hohe umweltempfindlichkeit verschafft ihm beispiellose vorteile gegenüber herkömmlichen synthetischen robotern bei der erkennung chemischer schadstoffe, gifte oder krankheitserreger in landwirtschaftlichen flächen. darüber hinaus verleiht die beharrliche vitalität von pilzen, beispielsweise die fähigkeit, in extrem salzhaltigem wasser oder in kalten umgebungen zu überleben, diesen robotern die einzigartige fähigkeit, in extremen umgebungen zu operieren, sei es beim erkennen von strahlung oder beim eindringen in gefährliche bereiche.
das aufkommen von robotern, die pilze und computer kombinieren, eröffnet auch neue möglichkeiten für den bau nachhaltigerer roboter.
