новости

источник изображения: unsplash

возможно ли объединить формы жизни и роботов в одно целое? некоторые учёные предложилибиогибридный роботидея биогибридного робота: заставить клетки формировать полезные формы по требованию или использовать для управления роботами специфические ткани, образующиеся естественным путем клетками.

в статье, недавно опубликованной в журнале science robotics (научная робототехника), исследователи из корнеллского университета в сша сделали еще один важный шаг в области биогибридных роботов: онииспользуйте королевскую вешенку (плевротус эрингии) мицелий успешно контролирует движение множества различных форм роботов.。

один из роботов управляется с помощью мицелия pleurotus eryngii (источник изображения: оригинальная статья)

когда мы думаем о биогибридных роботах, на ум может не прийти королевская вешенка. потому что первое впечатление, которое эти грибы оставляют на людей, помимо того, что они вкусные, может быть только словом «тупые». кажется, они далеки от роботов, способных выполнять различные задачи. однако в области биогибридной робототехники грибы на самом деле имеют множество беспрецедентных преимуществ перед клетками животных.

первый,грибам не нужно расти в стерильной среде, их «легко выращивать»., нужно только обеспечить основные питательные вещества для воспроизводства в больших количествах. для сравнения, «нежные» клетки животных не только требуют от исследователей ежедневной замены свежей культуральной среды, но также требуют, чтобы исследователи добавляли антибиотики в культуральную среду для нормального роста. кроме того, грибы также широко распространены в природе.выживайте в условиях с высоким содержанием соли, кислоты, полярных и даже радиационных условиях., что закладывает основу для широкого спектра сценариев применения.

наконец, грибы также могут быть оченьчутко реагировать на различные факторы окружающей среды.. например, свет регулирует циркадный ритм грибов. глубоко в почве мицелий образует огромные сети, реагирующие на изменения окружающей среды. подобно тому, как наши нейроны генерируют потенциалы действия после получения сигналов, клетки мицелия также могутподобные электрические сигналы генерируются при транспортировке ионов через мембраны., будут даже схожие процессы деполяризации и реполяризации.

в результате профессор роберт ф. шеперд из корнелльского университета привлек внимание профессора роберта ф. шеперда из корнелльского университета. если бы мы могли записать электрические сигналы pleurotus eryngii в ответ на факторы окружающей среды, а затем использовать эти сигналы в качестве инструкций для робота для выполнения соответствующих действий, не было бы это эквивалентно использованию pleurotus eryngii для управления роботом? если округлить,это просто pleurotus eryngii, управляющий роботом gundam.！

королевская вешенка (источник изображения: диего дельсо, wikimedia commons)

однако реализовать робота, управляемого грибком, непросто. это систематическая инженерия, объединяющая несколько областей, таких как машиностроение, электроника, микология, нейробиология и обработка сигналов. первая проблема, которую необходимо решить исследовательской группе, — как экранировать вибрацию и электромагнитные помехи во время работы робота, чтобы стабильно и в течение длительного времени записывать биоэлектрические сигналы, генерируемые мицелием. они использовали метод культивирования мицелия pleurotus eryngii.дайте мицелию вырасти и оберните вокруг электродов., образуя устойчивое соединение с электродами, а затем используя этот мицелиальный модуль, который может записывать электрические сигналы в реальном времени, как часть кронштейна робота.

исследовательской группе также необходимо позволить записанным биоэлектрическим сигналам направлять движения робота. следовательно, они происходят из нервной системы животных.центральный генератор шаблонов(cpg) была разработана специальная архитектура управления. cpg — это нейронная цепь, которая может эндогенно производить ритмический выходной сигнал и формировать ритмические модели движений без необходимости в ритмическом сенсорном входе или входе центральной обратной связи (как, например, многие виды плавательного поведения миног). исследователи разработали алгоритм преобразования электрических сигналов мицелия в цифровые сигналы управления, подобные cpg, которые отправляются на приводы робота — клапаны или двигатели — для управления движением робота.

мицелий покрывает электрод (источник изображения: оригинальная статья)

на основе этой работы исследователи разработали двух биогибридных роботов, которыми может «манипулировать» мицелий pleurotus eryngii. двойникморская звездатот же, ходящий на пяти ногах; другая — машина;машина, передвигается вперед посредством четырех колес. исследователи использовали модуль мицелия в качестве «головы» робота. сигналы от «мозга pleurotus eryngii» могут соответственно управлять клапанами и моторами в корпусе робота, тем самым управляя «морской звездой» и автомобилем вперед.

хотя электрические сигналы, генерируемые «мозгом pleurotus eryngii» в естественном состоянии, могут позволить роботу двигаться вперед, исследовательская группа все же надеется, что эти биогибридные роботы смогут реагировать на внешнюю среду и двигаться в определенных условиях. итак, они выбираютиспользование света в качестве сигнала для дальнейшей активации мицелия pleurotus eryngii. «грибы не любят свет, они растут в темных местах, поэтому свет дает им сильный сигнал», — сказал шеперд.

исследователи обнаружили, что среди четырех типов света ультрафиолетовый, синий, красный и белый светмицелий pleurotus eryngii наиболее чувствителен к уф-лучам.. поэтому они облучали мицелий ультрафиолетом, ведя робота вперед. согласно видео, опубликованному в газете, модуль мицелия достаточно кратковременно облучить ультрафиолетовым светом, и сильный электрический сигнал, который он генерирует, выдаст инструкции, заставляющие «морскую звезду» и робота бежать вперед быстрее.

после ультрафиолетового облучения робот-автомобиль, управляемый мицелием pleurotus eryngii, быстро побежал вперед (источник видео: оригинальная статья)

источник: глобальная наука