νέα

πηγή εικόνας: unsplash

είναι δυνατόν να συγχωνεύσουμε μορφές ζωής και ρομπότ σε ένα; κάποιοι επιστήμονες έχουν προτείνειβιοϋβριδικό ρομπότη ιδέα ενός βιοϋβριδικού ρομπότ: να κάνει τα κύτταρα να σχηματίζουν χρήσιμες μορφές κατόπιν ζήτησης ή να χρησιμοποιούν συγκεκριμένους ιστούς που σχηματίζονται φυσικά από κύτταρα για τον έλεγχο των ρομπότ.

σε ένα άρθρο που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο science robotics (επιστήμη ρομποτικής), ερευνητές από το πανεπιστήμιο cornell στις ηνωμένες πολιτείες έκαναν ένα άλλο σημαντικό βήμα στον τομέα των βιοϋβριδικών ρομπότ:χρησιμοποιήστε king oyster mushroom (pleurotus eryngii) το μυκήλιο έχει ελέγξει με επιτυχία την κίνηση πολλών διαφορετικών μορφών ρομπότ。

ένα από τα ρομπότ που ελέγχεται χρησιμοποιώντας pleurotus eryngii mycelium (πηγή εικόνας: πρωτότυπο χαρτί)

όταν σκεφτόμαστε τα βιοϋβριδικά ρομπότ, το king oyster mushroom μπορεί να μην μας έρχεται στο μυαλό. γιατί η πρώτη εντύπωση που αφήνουν αυτοί οι μύκητες στους ανθρώπους, εκτός από νόστιμοι, μπορεί να είναι μόνο η λέξη «χαζό». ωστόσο, στον τομέα της βιοϋβριδικής ρομποτικής, οι μύκητες έχουν στην πραγματικότητα πολλά απαράμιλλα πλεονεκτήματα έναντι των ζωικών κυττάρων.

πρώτα,οι μύκητες δεν χρειάζεται να αναπτυχθούν σε αποστειρωμένο περιβάλλον και είναι "εύκολα στην ανάπτυξη", χρειάζεται μόνο να παρέχει βασικά θρεπτικά συστατικά για αναπαραγωγή σε μεγάλους αριθμούς. συγκριτικά, τα «ευαίσθητα» ζωικά κύτταρα όχι μόνο απαιτούν από τους ερευνητές να αντικαθιστούν φρέσκα μέσα καλλιέργειας κάθε μέρα, αλλά απαιτούν επίσης από τους ερευνητές να προσθέσουν αντιβιοτικά στο μέσο καλλιέργειας για να αναπτυχθούν κανονικά. επιπλέον, οι μύκητες είναι επίσης ευρέως διαδεδομένοι στη φύση.επιβιώστε σε περιβάλλοντα με υψηλή περιεκτικότητα σε αλάτι, υψηλή οξύτητα, πολική και ακόμη και ακτινοβολία, το οποίο θέτει τα θεμέλια για το ευρύ φάσμα των σεναρίων εφαρμογής τους.

τέλος, οι μύκητες μπορεί επίσης να είναι πολύανταποκριθείτε με ευαισθησία σε διάφορους περιβαλλοντικούς παράγοντες. για παράδειγμα, το φως ρυθμίζει τον κιρκάδιο ρυθμό των μυκήτων. βαθιά στο έδαφος, το μυκήλιο σχηματίζει τεράστια δίκτυα που ανταποκρίνονται στις περιβαλλοντικές αλλαγές. ακριβώς όπως οι νευρώνες μας δημιουργούν δυναμικά δράσης μετά τη λήψη σημάτων, έτσι και τα κύτταρα του μυκηλίου μπορούν επίσηςπαρόμοια ηλεκτρικά σήματα παράγονται με τη μεταφορά ιόντων μέσω των μεμβρανών, θα υπάρξουν ακόμη και παρόμοιες διαδικασίες εκπόλωσης και επαναπόλωσης.

ως αποτέλεσμα, ο καθηγητής robert f. shepherd του πανεπιστημίου cornell τράβηξε τα βλέμματα του καθηγητή robert f. shepherd του πανεπιστημίου cornell. εάν μπορούσαμε να καταγράψουμε τα ηλεκτρικά σήματα του pleurotus eryngii ως απόκριση σε περιβαλλοντικούς παράγοντες και στη συνέχεια να χρησιμοποιήσουμε αυτά τα σήματα ως οδηγίες για το ρομπότ να κάνει τις αντίστοιχες ενέργειες, δεν θα ήταν ισοδύναμο με τη χρήση του pleurotus eryngii για τον έλεγχο του ρομπότ; αν στρογγυλοποιήσεις,αυτός είναι απλά ο pleurotus eryngii που οδηγεί ένα ρομπότ gundam.！

king oyster mushroom (πηγή εικόνας: diego delso, μέσω wikimedia commons)

ωστόσο, η συνειδητοποίηση ρομπότ ελεγχόμενων από μύκητες δεν είναι απλή. πρόκειται για μια συστηματική μηχανική που συνδυάζει πολλαπλούς τομείς όπως η μηχανολογία, η ηλεκτρονική, η μυκητολογία, η νευροβιολογία και η επεξεργασία σημάτων. το πρώτο πρόβλημα που πρέπει να λύσει η ερευνητική ομάδα είναι πώς να θωρακίσει τους κραδασμούς και τις ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές κατά τη λειτουργία του ρομπότ, έτσι ώστε να καταγράφει σταθερά και για μεγάλο χρονικό διάστημα τα βιοηλεκτρικά σήματα που παράγονται από το μυκήλιο. η μέθοδος που χρησιμοποίησαν ήταν να καλλιεργήσουν το μυκήλιο του pleurotus eryngii,αφήστε το μυκήλιο να αναπτυχθεί και να τυλιχτεί γύρω από τα ηλεκτρόδια, σχηματίζοντας μια σταθερή σύνδεση με τα ηλεκτρόδια και στη συνέχεια χρησιμοποιώντας αυτήν τη μονάδα μυκηλίου που μπορεί να καταγράφει ηλεκτρικά σήματα σε πραγματικό χρόνο ως μέρος του βραχίονα ρομπότ.

η ερευνητική ομάδα πρέπει επίσης να αφήσει τα καταγεγραμμένα βιοηλεκτρικά σήματα να καθοδηγούν τις κινήσεις του ρομπότ. επομένως, προέρχονται από το νευρικό σύστημα των ζώωνκεντρική γεννήτρια μοτίβων(cpg), σχεδιάστηκε μια ειδική αρχιτεκτονική ελέγχου. το cpg είναι ένα νευρωνικό κύκλωμα που μπορεί να παράγει ενδογενώς ρυθμική έξοδο και να σχηματίζει μοτίβα ρυθμικής κίνησης χωρίς την ανάγκη για ρυθμική αισθητηριακή είσοδο ή κεντρική είσοδο ανατροφοδότησης (όπως πολλές συμπεριφορές κολύμβησης των λάμπες). οι ερευνητές σχεδίασαν έναν αλγόριθμο για να μετατρέψουν τα ηλεκτρικά σήματα του μυκηλίου σε ψηφιακά σήματα ελέγχου παρόμοια με το cpg, τα οποία αποστέλλονται στους ενεργοποιητές - βαλβίδες ή κινητήρες του ρομπότ - για τον έλεγχο της κίνησης του ρομπότ.

το μυκήλιο τυλίγει το ηλεκτρόδιο (πηγή εικόνας: πρωτότυπο χαρτί)

με βάση αυτό το έργο, οι ερευνητές σχεδίασαν δύο βιοϋβριδικά ρομπότ που μπορούν να «χειριστούν» από το μυκήλιο pleurotus eryngii. ένα όμοιοαστερίαςτο ίδιο, το περπάτημα στα πέντε πόδια είναι ένα αυτοκίνητοαυτοκίνητο, κινείται προς τα εμπρός μέσω τεσσάρων τροχών. οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τη μονάδα μυκηλίου ως «κεφάλι» του ρομπότ. τα σήματα από τον «εγκέφαλο pleurotus eryngii» μπορούν αντίστοιχα να ελέγξουν τις βαλβίδες και τους κινητήρες στο σώμα του ρομπότ, οδηγώντας έτσι τον «αστερία» και το αυτοκίνητο προς τα εμπρός.

αν και τα ηλεκτρικά σήματα που παράγονται από τον «εγκέφαλο pleurotus eryngii» στη φυσική του κατάσταση μπορούν να επιτρέψουν στο ρομπότ να προχωρήσει, η ερευνητική ομάδα εξακολουθεί να ελπίζει ότι αυτά τα βιοϋβριδικά ρομπότ μπορούν να ανταποκριθούν στο εξωτερικό περιβάλλον και να κινηθούν υπό συγκεκριμένες συνθήκες. έτσι, επιλέγουνχρησιμοποιώντας το φως ως σήμα για την περαιτέρω ενεργοποίηση του μυκηλίου pleurotus eryngii. «τα μανιτάρια δεν αγαπούν το φως, αναπτύσσονται σε σκοτεινά μέρη, οπότε το φως τους δίνει ένα ισχυρό σήμα», είπε ο shepherd.

οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι μεταξύ των τεσσάρων τύπων φωτός, το υπεριώδες, το μπλε, το κόκκινο και το λευκό φως,το μυκήλιο pleurotus eryngii είναι πιο ευαίσθητο στις ακτίνες uv. έτσι ακτινοβόλησαν το μυκήλιο με υπεριώδες φως, οδηγώντας το ρομπότ προς τα εμπρός. σύμφωνα με το βίντεο που δημοσιεύτηκε στην εφημερίδα, η μονάδα μυκηλίου χρειάζεται μόνο να ακτινοβοληθεί για λίγο με υπεριώδες φως και το ισχυρό ηλεκτρικό σήμα που παράγει θα δώσει οδηγίες για να κάνει τον «αστερία» και το ρομπότ να τρέχουν πιο γρήγορα προς τα εμπρός.

μετά την υπεριώδη ακτινοβολία, το ρομπότ αυτοκινήτου που ελέγχεται από το μυκήλιο pleurotus eryngii έτρεξε γρήγορα προς τα εμπρός (πηγή βίντεο: πρωτότυπο χαρτί)

πηγή: global science