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fonte immagine: unsplash

è possibile fondere forme di vita e robot in uno solo? alcuni scienziati hanno propostorobot bioibridol’idea di un robot bioibrido: far sì che le cellule formino forme utili su richiesta o utilizzare tessuti specifici formati naturalmente dalle cellule per controllare i robot.

in un articolo recentemente pubblicato su science robotics (robotica scientifica), i ricercatori della cornell university negli stati uniti hanno compiuto un altro passo importante nel campo dei robot bioibridi:usa il fungo king oyster (pleurotus eryngii) il micelio ha controllato con successo il movimento di molte forme diverse di robot。

uno dei robot controllati utilizzando il micelio pleurotus eryngii (fonte immagine: articolo originale)

quando pensiamo ai robot bioibridi, il king oyster mushroom potrebbe non venire in mente. perché la prima impressione che questi funghi lasciano sulle persone, oltre ad essere deliziosi, potrebbe essere solo la parola "stupido". sembra lontano dai robot in grado di svolgere compiti diversi. tuttavia, nel campo della robotica bioibrida, i funghi presentano in realtà molti vantaggi senza precedenti rispetto alle cellule animali.

primo,i funghi non hanno bisogno di crescere in un ambiente sterile e sono “facili da coltivare”, hanno solo bisogno di fornire nutrienti di base per riprodursi in gran numero. in confronto, le cellule animali “delicate” non solo richiedono ai ricercatori di sostituire ogni giorno terreni di coltura freschi, ma richiedono anche ai ricercatori di aggiungere antibiotici al terreno di coltura per crescere normalmente. inoltre, anche i funghi sono ampiamente distribuiti in natura.sopravvivi in ​​ambienti ad alto contenuto di sale, ad alto contenuto di acido, polari e persino con radiazioni, che pone le basi per la loro vasta gamma di scenari applicativi.

infine, anche i funghi possono essere moltorispondere in modo sensibile a vari fattori ambientali. la luce, ad esempio, regola il ritmo circadiano dei funghi. nel profondo del suolo, il micelio forma enormi reti che rispondono ai cambiamenti ambientali. proprio come i nostri neuroni generano potenziali d'azione dopo aver ricevuto segnali, anche le cellule del micelio possono farlosegnali elettrici simili sono prodotti dal trasporto di ioni attraverso le membrane, ci saranno anche processi simili di depolarizzazione e ripolarizzazione.

di conseguenza, il professor robert f. shepherd della cornell university attirò l'attenzione del professor robert f. shepherd della cornell university. se potessimo registrare i segnali elettrici del pleurotus eryngii in risposta a fattori ambientali e quindi utilizzare questi segnali come istruzioni per il robot per eseguire azioni corrispondenti, non equivarrebbe a usare pleurotus eryngii per controllare il robot? se arrotondi,questo è semplicemente pleurotus eryngii alla guida di un robot gundam.！

fungo ostrica reale (fonte immagine: diego delso, tramite wikimedia commons)

tuttavia, realizzare robot controllati dai funghi non è semplice. si tratta di un'ingegneria sistematica che combina molteplici campi come l'ingegneria meccanica, l'elettronica, la micologia, la neurobiologia e l'elaborazione del segnale. il primo problema che il gruppo di ricerca deve risolvere è come schermare le vibrazioni e le interferenze elettromagnetiche durante il funzionamento del robot, in modo da registrare stabilmente e per lungo tempo i segnali bioelettrici generati dal micelio. il metodo utilizzato era quello di coltivare il micelio del pleurotus eryngii,lascia che il micelio cresca e avvolga gli elettrodi, formando una connessione stabile con gli elettrodi e quindi utilizzando questo modulo micelio in grado di registrare segnali elettrici in tempo reale come parte della staffa del robot.

il gruppo di ricerca deve anche lasciare che i segnali bioelettrici registrati guidino i movimenti del robot. derivano quindi dal sistema nervoso degli animaligeneratore di pattern centrale(cpg), è stata progettata una speciale architettura di controllo. il cpg è un circuito neuronale che può produrre endogenamente output ritmici e formare schemi di movimento ritmico senza la necessità di input sensoriali ritmici o input di feedback centrale (come molti comportamenti natatori delle lamprede). i ricercatori hanno progettato un algoritmo per convertire i segnali elettrici del micelio in segnali di controllo digitali simili al cpg, che vengono inviati agli attuatori, valvole o motori, del robot per controllarne il movimento.

il micelio avvolge l'elettrodo (fonte immagine: carta originale)

sulla base di questo lavoro, i ricercatori hanno progettato due robot bioibridi che possono essere “manipolati” dal micelio del pleurotus eryngii. un sosiastella marinalo stesso, che cammina su cinque gambe; l'altra è un'autoauto, avanza su quattro ruote. i ricercatori hanno utilizzato il modulo micelio come "testa" del robot. i segnali del "cervello del pleurotus eryngii" possono controllare rispettivamente le valvole e i motori nel corpo del robot, spingendo così la "stella marina" e l'auto.

sebbene i segnali elettrici generati dal “cervello del pleurotus eryngii” nel suo stato naturale possano consentire al robot di andare avanti, il gruppo di ricerca spera ancora che questi robot bioibridi possano rispondere all’ambiente esterno e muoversi in condizioni specifiche. quindi scelgonousare la luce come segnale per attivare ulteriormente il micelio del pleurotus eryngii. "i funghi non amano la luce, crescono in luoghi bui, quindi la luce dà loro un segnale forte", ha detto shepherd.

i ricercatori hanno scoperto che tra i quattro tipi di luce, quella ultravioletta, quella blu, quella rossa e quella bianca,il micelio del pleurotus eryngii è più sensibile ai raggi uv. quindi hanno irradiato il micelio con luce ultravioletta, spingendo il robot in avanti. secondo il video pubblicato nel giornale, il modulo micelio deve essere irradiato solo brevemente con luce ultravioletta e il forte segnale elettrico che genera emetterà istruzioni per far avanzare la "stella marina" e il robot più velocemente.

dopo l'irradiazione ultravioletta, il robot dell'auto controllato dal micelio pleurotus eryngii corse rapidamente in avanti (fonte video: articolo originale)

fonte: scienza globale