キノコはロボットも制御できるのでしょうか？菌類とコンピューターを組み合わせたロボットの登場｜技術展望
2024-09-04
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カバーニュース記者のche jiazhu
ヒトデのような形をした「5本足ロボット」が木の床の上をゆっくりと動きますが、奇跡的にこのロボットは電池や電源に接続されておらず、キノコから送られる信号によって制御されています。 sf映画にしか登場しないようなシナリオも可能になりつつあります。
以前、science and technology dailyによると、米国のコーネル大学の研究者らは、菌類とコンピューターで構成される「バイオハイブリッドロボット」の開発に成功した。この種のロボットは菌類の電気信号をデジタルコマンドに変換することができ、関連論文がサイエンス・ロボティクス誌の最新号に掲載された。
菌類の「バイオハイブリッドロボット」 出典：米国コーネル大学
キノコはどのようにしてロボットを制御するのでしょうか？
ロボットは光が当たると動き、電気パルスを生成します。
pleurotus eryngii は成長と維持が容易で、ロボットでの使用に適しているため、研究者らはまず pleurotus eryngii の菌糸体を培養し、キノコの地下部分で菌糸体を接続し、菌糸体間で通信できる糸状のネットワークを形成しました。電極が充填された 3d プリントされた足場上で菌糸が成長するように誘導します。相互接続された菌糸は、脳内のニューロンが相互に通信するために発信するインパルスと同様に、環境の変化に応じて電気インパルスを発信します。
菌糸体のネットワークは電極に接続されており、その電気インパルスはコンピューター インターフェイスと通信できます。次に、コンピューターはこれらの電気パルスをデジタル コマンドに変換し、ロボットのバルブとモーターに送信して、前進、後退などの動作を指示します。
コンピューターが電気インパルスをコマンドに変換する方法は、脳内の電気インパルスを手足を動かすなどの運動機能に変換する動物のニューロンの仕組みからインスピレーションを得たものです。このアプローチを菌類とコンピューターのインターフェイスで使用すると、菌糸体とロボット間の通信が可能になります。研究者らが菌糸体に外光を当てると、菌糸体が電気パルスを発して反応し、ロボットが動く。
コーネル大学のエンジニアで研究著者の一人であるロバート・シェパード氏は、「キノコは光を嫌い、暗い場所で育つ。キノコは光をあまり好まないため、より強い信号を発することになる」と述べた。菌類とコンピュータのインターフェースに紫外線が当たると、菌類が反応する電気信号が強くなり、ロボットの動きが速くなります。
顕微鏡下の菌糸体 出典: インターネットのスクリーンショット
バイオハイブリッドロボット
新興の研究分野
「バイオハイブリッドロボット」は、植物、動物、菌類の細胞と合成材料を組み合わせてロボットを作成する新しい研究分野であると報告されています。しかし、動物細胞の使用に伴う高コストと倫理的問題、および外部刺激に対する植物細胞の反応の遅さは、この分野が直面している課題であり、真菌はこれらの問題を解決する鍵となる可能性があります。
コーネル大学のエンジニアであり、研究のもう一人の著者であるアナンド・ミシュラ氏は、菌類は極限状態にも対処できると述べた。真菌細胞は塩分濃度の高い水や極度の寒さの中でも生存できるため、極限環境では真菌バイオハイブリッドロボットが動物や植物のバイオハイブリッドロボットよりも優れたパフォーマンスを発揮できる可能性があります。
環境モニタリングの分野において、この菌類の「バイオハイブリッドロボット」は並外れた可能性を示しています。極めて高い環境感度により、農地内の化学汚染物質、毒物、病原体を検出する際に、従来の合成ロボットに比べて比類のない利点が得られます。さらに、極度の塩分濃度の高い水や極寒の環境でも生存できる菌類の強靭な生命力により、これらのロボットは、放射線の検出や危険地域への侵入など、極限環境で動作する独自の能力が得られます。
菌類とコンピューターを組み合わせたロボットの出現により、より持続可能なロボットを構築する新しい方法も開かれます。
