2024-10-02
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source de l'image : unsplash
il a couru si vite.
avec le développement de la technologie, de nombreux robots sont capables d’effectuer des mouvements très fluides et peuvent aider les humains à accomplir les tâches ménagères et certaines tâches spéciales. cependant, aussi bien conçu soit-il, un robot ne peut pas rivaliser avec la vie. parce que les robots sont assemblés à partir d'une série de capteurs, d'actionneurs et de réseaux neuronaux qui émettent des instructions,leurs capteurs ne peuvent souvent détecter qu’un seul signal, comme la pression, la lumière, la chaleur, etc.
en comparaison,non seulement les organismes peuvent répondre simultanément à divers signaux, mais leurs densités de récepteurs sont également extrêmement élevées.. par exemple, même un simple doigt possède plus de 3 000 mécanorécepteurs. ces récepteurs sont connectés à des milliers de nerfs et de voies neuronales, et ces voies neuronales sont reliées les unes aux autres, permettant ainsi de transmettre rapidement les signaux ressentis par le doigt. cerveau. si l’on souhaite assembler de bas en haut des composants aussi complexes dans un robot fini, le processus requis a largement dépassé le niveau actuel de la technologie humaine.
est-il possible de fusionner des formes de vie et des robots en une seule ? certains scientifiques ont proposérobot biohybridel'idée d'un robot biohybride : faire en sorte que les cellules forment des formes utiles à la demande, ou utiliser des tissus spécifiques naturellement formés par les cellules pour contrôler des robots.
dans un article récemment publié dans science robotics (robotique scientifique), des chercheurs de l'université cornell aux états-unis ont franchi une nouvelle étape importante dans le domaine des robots biohybrides : ilsutilisez des pleurotes royaux (pleurotus eryngii) le mycélium a réussi à contrôler le mouvement de nombreuses formes différentes de robots。
l'un des robots contrôlés à l'aide du mycélium pleurotus eryngii (source de l'image : article original)
"robot pleurotus eryngii"
quand nous pensons aux robots biohybrides, le king oyster mushroom ne nous vient peut-être pas à l’esprit. parce que la première impression que ces champignons laissent aux gens, en plus d'être délicieux, n'est peut-être que le mot « idiot ». cela semble loin des robots capables d'effectuer diverses tâches. cependant, dans le domaine de la robotique biohybride, les champignons présentent en réalité de nombreux avantages sans précédent par rapport aux cellules animales.
d'abord,les champignons n’ont pas besoin de se développer dans un environnement stérile et sont « faciles à cultiver », n’a besoin que de fournir des nutriments de base pour se reproduire en grand nombre. en comparaison, les cellules animales « délicates » exigent non seulement que les chercheurs remplacent chaque jour un nouveau milieu de culture, mais qu’ils ajoutent également des antibiotiques au milieu de culture pour se développer normalement. de plus, les champignons sont également largement répandus dans la nature.survivre dans des environnements riches en sel, en acides, polaires et même en radiations, qui jette les bases de leur large gamme de scénarios d'application.
enfin, les champignons peuvent aussi être trèsrépondre avec sensibilité à divers facteurs environnementaux. par exemple, la lumière régule le rythme circadien des champignons. au plus profond du sol, le mycélium forme d’immenses réseaux qui répondent aux changements environnementaux. tout comme nos neurones génèrent des potentiels d'action après avoir reçu des signaux, les cellules du mycélium peuvent égalementdes signaux électriques similaires sont produits par le transport d’ions à travers les membranes, il y aura même des processus de dépolarisation et de repolarisation similaires.
en conséquence, le professeur robert f. shepherd de l'université cornell a attiré l'attention du professeur robert f. shepherd de l'université cornell. si nous pouvions enregistrer les signaux électriques de pleurotus eryngii en réponse à des facteurs environnementaux, puis utiliser ces signaux comme instructions pour que le robot effectue les actions correspondantes, cela ne serait-il pas équivalent à utiliser pleurotus eryngii pour contrôler le robot ? si vous arrondissez,il s'agit simplement de pleurotus eryngii conduisant un robot gundam.！
pleurote royale (source de l'image : diego delso, via wikimedia commons)
cependant, réaliser des robots contrôlés par des champignons n’est pas simple. il s'agit d'une ingénierie systématique qui combine plusieurs domaines tels que le génie mécanique, l'électronique, la mycologie, la neurobiologie et le traitement du signal. le premier problème que l’équipe de recherche doit résoudre est de savoir comment protéger les vibrations et les interférences électromagnétiques pendant le fonctionnement du robot, afin d’enregistrer les signaux bioélectriques générés par le mycélium de manière stable et pendant une longue période. la méthode utilisée consistait à cultiver le mycélium de pleurotus eryngii,laissez le mycélium grandir et enroulez-le autour des électrodes, formant une connexion stable avec les électrodes, puis utilisant ce module de mycélium capable d'enregistrer des signaux électriques en temps réel dans le cadre du support du robot.
l'équipe de recherche doit également laisser les signaux bioélectriques enregistrés guider les mouvements du robot. ils proviennent donc du système nerveux animal.générateur de motif central(cpg), une architecture de contrôle spéciale a été conçue. le cpg est un circuit neuronal qui peut produire de manière endogène une sortie rythmique et former des modèles de mouvements rythmiques sans avoir besoin d'une entrée sensorielle rythmique ou d'une entrée de rétroaction centrale (comme de nombreux comportements de nage des lamproies). les chercheurs ont conçu un algorithme pour convertir les signaux électriques du mycélium en signaux de commande numériques similaires au cpg, qui sont envoyés aux actionneurs (vannes ou moteurs) du robot pour contrôler le mouvement du robot.
le mycélium enveloppe l'électrode (source de l'image : papier original)
sur la base de ces travaux, les chercheurs ont conçu deux robots biohybrides pouvant être « manipulés » par le mycélium de pleurotus eryngii. un sosieétoile de merle même, marchant sur cinq pattes ; l'autre est une voiture.voiture, avance sur quatre roues. les chercheurs ont utilisé le module mycélium comme « tête » du robot. les signaux du « cerveau de pleurotus eryngii » peuvent respectivement contrôler les valves et les moteurs du corps du robot, faisant ainsi avancer l'« étoile de mer » et la voiture.
bien que les signaux électriques générés par le « cerveau pleurotus eryngii » dans son état naturel puissent permettre au robot d'avancer, l'équipe de recherche espère toujours que ces robots biohybrides pourront réagir à l'environnement extérieur et se déplacer dans des conditions spécifiques. alors ils choisissentutiliser la lumière comme signal pour activer davantage le mycélium de pleurotus eryngii. "les champignons n'aiment pas la lumière, ils poussent dans des endroits sombres, donc la lumière leur donne un signal fort", a déclaré shepherd.
les chercheurs ont découvert que parmi les quatre types de lumière, la lumière ultraviolette, la lumière bleue, rouge et blanche,le mycélium de pleurotus eryngii est le plus sensible aux rayons uv. ils ont donc irradié le mycélium avec de la lumière ultraviolette, faisant ainsi avancer le robot. selon la vidéo publiée dans le journal, le module mycélien n'a besoin que d'être brièvement irradié avec de la lumière ultraviolette, et le fort signal électrique qu'il génère donnera des instructions pour que « l'étoile de mer » et le robot avancent plus rapidement.
après irradiation ultraviolette, le robot « starfish » contrôlé par le mycélium pleurotus eryngii a rapidement couru vers l'avant (source vidéo : article original)
plus de candidatures
dans cette étude, l’équipe de sheppard a uniquement testé la capacité du mycélium du pleurote royal à détecter et à réagir à la lumière. mais les chercheurs affirment que les champignons sont extrêmement sensibles à leur environnement.de tels robots pourraient également être utilisés à l’avenir pour détecter des produits chimiques, des agents pathogènes et même des radiations dans l’environnement.. par exemple, ils pourraient être utilisés pour détecter la composition chimique du sol agricole, poussant les robots à appliquer les engrais uniquement au bon moment afin de réduire l’impact des engrais sur l’environnement.
cependant, sheppard a également déclaré :il est plus difficile de faire réagir des « robots champignons » aux produits chimiques qu’à la lumière.. parce qu'ils doivent établir une corrélation entre la concentration d'un composé spécifique et l'activité électrique du champignon, cela peut les obliger à créer d'abord une grande base de données avec un grand nombre d'enregistrements et d'annotations pertinents, puis à former l'intelligence artificielle pour y parvenir. .
outre l'avantage de sensibilité, par rapport aux appareils électroniques contenant des métaux lourds,les robots biohybrides sont également plus respectueux de l’environnement. de plus, les scientifiques travaillant dans des zones reculées peuvent même construire des robots à partir de matériaux locaux, ou apporter une petite quantité de mycélium sur place et le cultiver en grande quantité. cela leur apportera une grande commodité.
mais le « robot pleurotus eryngii » présente également quelques défauts. les chercheurs ont découvert que les signaux envoyés par le mycélium changeaient avec le temps. ils/elles ont détectéles signaux électriques deviennent de plus en plus faibles, et les limitations de résolution rendent difficile la capture de ces signaux faibles à des taux d'échantillonnage élevés. de plus, le mycélium de pleurotus eryngii n'est pas immortel ;il y a aussi une limite de vie. s’ils souhaitent prolonger la durée de vie de ces robots, ils devront peut-être développer un nouveau système d’amplification du signal et réinjecter des spores et des nutriments dans le module du mycélium pour lui permettre de se développer à nouveau.
après irradiation ultraviolette, le robot automobile contrôlé par le mycélium de pleurotus eryngii a rapidement couru vers l'avant (source vidéo : article original)
en fait, les scientifiques avaient déjà fait de nombreuses tentatives sur les robots biohybrides avant ces travaux. par exemple, les scientifiques ont utilisé le tissu musculaire dans des robots biohybrides, déclenchant la contraction du tissu musculaire par des signaux électriques ou chimiques, afin que le robot puisse nager, marcher et effectuer d'autres actions. certains robots biohybrides peuvent même réguler leur température interne grâce à la transpiration.
aux yeux des gens ordinaires, ces scientifiques utilisent simplement une autre méthode pour contrôler les robots, mais pour eux, ce n’est absolument pas le cas.ils connectent les signaux environnementaux, les robots et les systèmes vivants, transformant de nombreux signaux invisibles et intangibles en actions physiques qui se produisent réellement sur le robot.
peut-être que dans un futur proche, vous verrez également un robot « conduit » par pleurotus eryngii marcher lentement vers vous.
source : science mondiale
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